矿井极性混合气体红外光谱定量分析研究
发布时间：2021-09-07 16:57
对煤矿生产期间和灾变后的井下极性混合气体进行快速准确的分析，能够保障煤矿企业安全生产，为应急救援提供决策性建议，确保井下工作人员生命健康。对于矿井气体的分析监测，目前主要采用气相色谱法、传感器法和一般光学法，而上述方法在分析速度、适用范围、使用寿命和可靠性等方面都有不足。应用红外光谱法对气体进行分析，使用方便，信噪比高，稳定性好，分析速度快。本文采用傅里叶变换红外光谱法对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、乙炔、六氟化硫、一氧化碳和二氧化碳11种煤矿井下极性气体进行检测，建立基于支持向量机的非线性定量分析模型。通过合理选择光谱区间，偏最小二乘法降维，粒子群优化算法调整模型参数，使校正模型预测精度基本达到煤矿气体检测要求，初步实现了基于红外光谱技术的煤矿井下极性混合气体定量分析。
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
干涉图
激光检测器通过检测从分束器出来的激光干涉信号，控制红外检隔位置采集数据点，即动镜每移动 0.31645μm 采集一次数据，由这最后对干涉图进行傅里叶逆变换，得到一定范围内的光谱图。图 2.1 干涉图Fig. 2.1 Interference pattern
谱仪的性能指标，计算机和打印机是辅助设备。计算机通过数据传输单元与红连，控制光学台各项工作状态，打印机是输出设备，在实际操作中可以作为选FTIR 光谱仪的详细工作方式如下[26]：在光谱仪中光学系统的控制下，红外光线依次通过光圈、滤光片并进入干涉仪，干涉仪中的分束器将进入红外光分成光学分别到达动镜和定镜。其中动镜以一定的速度移动，使得经过定镜的红外镜的红外光在到达分束器时具有一固定的光程差，两束红外光在分束器会合后。光束在干涉仪里被动镜调制后，经过可切换镜子进行光路调整、准直，到达品透射出来的光束最后聚焦到检测器上，在氦氖激光器的控制下，检测器每隔频率周期采集一次干涉光数据。干涉图信号在检测器前置放大器端输出并被发器。经过主放大器的放大、滤波、数字化处理后，数字化的干涉图信号通过传到计算机，被进一步的数学处理：干涉图变换成单通道光谱图。红外光学台的主要构件有：红外光源、干涉仪（包含分束器）、检测器等。由究是对气体进行红外光谱分析，且气体中存在低浓度组分，因此还需要配备长。图 2.3 说明了光学台的内部结构和光路，图中各部件名称见表 2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层自然发火特征气体的光谱定量分析[J]. 梁运涛,汤晓君,罗海珠,孙勇. 光谱学与光谱分析. 2011(09)
[2]基于Tikhonov正则化特征光谱选择与最优网络参数选择的轻烷烃气体分析[J]. 汤晓君,郝惠敏,李玉军,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2011(06)
[3]气体样品傅立叶变换红外光谱定量分析的误差研究[J]. 刘便霞,邵利民. 分析化学. 2011(04)
[4]多区间主成分交互验证法用于气体光谱定性分析[J]. 任利兵,尉昊赟,李岩. 光谱学与光谱分析. 2011(04)
[5]基于粗糙集核优化的支持向量机在多组分污染气体定量分析中的研究与应用[J]. 陈媛媛,张记龙,李晓,田二明,王志斌,刘智超. 光谱学与光谱分析. 2010(12)
[6]PLS-BP法定量分析火灾中的常见有毒有害气体[J]. 赵建华,高明亮,武秀娟. 火灾科学. 2010(03)
[7]基于粒子群优化的最小二乘支持向量机在混合气体定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[8]粒子群优化算法在混合气体红外光谱定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[9]红外光谱法气体定量分析研究进展[J]. 张琳,邵晟宇,杨柳,董晓强,丁学全. 分析仪器. 2009(02)
[10]煤炭自然发火预测预报的气体指标法[J]. 梁运涛. 煤炭科学技术. 2008(06)
硕士论文
[1]基于傅里叶变换红外光谱技术的多组分气体定量分析研究[D]. 高明亮.中国科学技术大学 2010
[2]基于傅里叶变换红外光谱分析的火灾气态产物定量监测技术研究[D]. 魏周君.中国科学技术大学 2009
[3]粒子群优化算法的研究与改进[D]. 薛婷.大连海事大学 2008
[4]支持向量机改进方法在光谱定量分析中的应用[D]. 吕剑峰.浙江大学 2006
本文编号：3389916
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
干涉图
激光检测器通过检测从分束器出来的激光干涉信号，控制红外检隔位置采集数据点，即动镜每移动 0.31645μm 采集一次数据，由这最后对干涉图进行傅里叶逆变换，得到一定范围内的光谱图。图 2.1 干涉图Fig. 2.1 Interference pattern
谱仪的性能指标，计算机和打印机是辅助设备。计算机通过数据传输单元与红连，控制光学台各项工作状态，打印机是输出设备，在实际操作中可以作为选FTIR 光谱仪的详细工作方式如下[26]：在光谱仪中光学系统的控制下，红外光线依次通过光圈、滤光片并进入干涉仪，干涉仪中的分束器将进入红外光分成光学分别到达动镜和定镜。其中动镜以一定的速度移动，使得经过定镜的红外镜的红外光在到达分束器时具有一固定的光程差，两束红外光在分束器会合后。光束在干涉仪里被动镜调制后，经过可切换镜子进行光路调整、准直，到达品透射出来的光束最后聚焦到检测器上，在氦氖激光器的控制下，检测器每隔频率周期采集一次干涉光数据。干涉图信号在检测器前置放大器端输出并被发器。经过主放大器的放大、滤波、数字化处理后，数字化的干涉图信号通过传到计算机，被进一步的数学处理：干涉图变换成单通道光谱图。红外光学台的主要构件有：红外光源、干涉仪（包含分束器）、检测器等。由究是对气体进行红外光谱分析，且气体中存在低浓度组分，因此还需要配备长。图 2.3 说明了光学台的内部结构和光路，图中各部件名称见表 2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层自然发火特征气体的光谱定量分析[J]. 梁运涛,汤晓君,罗海珠,孙勇. 光谱学与光谱分析. 2011(09)
[2]基于Tikhonov正则化特征光谱选择与最优网络参数选择的轻烷烃气体分析[J]. 汤晓君,郝惠敏,李玉军,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2011(06)
[3]气体样品傅立叶变换红外光谱定量分析的误差研究[J]. 刘便霞,邵利民. 分析化学. 2011(04)
[4]多区间主成分交互验证法用于气体光谱定性分析[J]. 任利兵,尉昊赟,李岩. 光谱学与光谱分析. 2011(04)
[5]基于粗糙集核优化的支持向量机在多组分污染气体定量分析中的研究与应用[J]. 陈媛媛,张记龙,李晓,田二明,王志斌,刘智超. 光谱学与光谱分析. 2010(12)
[6]PLS-BP法定量分析火灾中的常见有毒有害气体[J]. 赵建华,高明亮,武秀娟. 火灾科学. 2010(03)
[7]基于粒子群优化的最小二乘支持向量机在混合气体定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[8]粒子群优化算法在混合气体红外光谱定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[9]红外光谱法气体定量分析研究进展[J]. 张琳,邵晟宇,杨柳,董晓强,丁学全. 分析仪器. 2009(02)
[10]煤炭自然发火预测预报的气体指标法[J]. 梁运涛. 煤炭科学技术. 2008(06)
硕士论文
[1]基于傅里叶变换红外光谱技术的多组分气体定量分析研究[D]. 高明亮.中国科学技术大学 2010
[2]基于傅里叶变换红外光谱分析的火灾气态产物定量监测技术研究[D]. 魏周君.中国科学技术大学 2009
[3]粒子群优化算法的研究与改进[D]. 薛婷.大连海事大学 2008
[4]支持向量机改进方法在光谱定量分析中的应用[D]. 吕剑峰.浙江大学 2006
本文编号：3389916
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