天然氣主要組分紅外光譜檢測(cè)方法研究

【摘要】：天然氣能量計(jì)量是當(dāng)前國(guó)際流行、公平有效的計(jì)量方式，傳統(tǒng)方法利用氣相色譜儀分析計(jì)算發(fā)熱量，具有費(fèi)時(shí)、價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以適應(yīng)在線測(cè)量的需要。紅外光譜技術(shù)是一種間接測(cè)量方法，具有分析速度快、操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確可靠和易于實(shí)現(xiàn)在線多組分測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，已成為氣體檢測(cè)領(lǐng)域最為理想的檢測(cè)方法之一。本課題創(chuàng)新性地提出了一種基于紅外光譜技術(shù)的天然氣熱值分析系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景，本文主要針對(duì)傅里葉變換紅外光譜定量分析天然氣組分濃度進(jìn)行了研究，同時(shí)對(duì)實(shí)際測(cè)量過程中影響紅外吸收光譜的溫度和壓強(qiáng)因素做了初步研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論有： （1）搭建基于紅外光譜的天然氣組分分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并制定詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟，采集氣體紅外光譜圖。 （2）建立了甲烷氣體的定量分析模型，通過比較，最終選擇的光譜預(yù)處理為只對(duì)光譜進(jìn)行均值中心化變換，建模波段選擇甲烷的主、次吸收峰區(qū)域，分別為3220.593-2591.902cm~(-1)和1403.947-1184.098cm~(-1)，在此情況下建立的PLS預(yù)測(cè)模型效果最佳，模型相關(guān)系數(shù)R為0.99915，校正均方根誤差RMSEC和預(yù)測(cè)均方根誤差RMSEP分別為6.16和11.3，相對(duì)誤差不超過4.85%。 （3）不進(jìn)行其他光譜預(yù)處理，仍然選擇上述建模區(qū)域，同時(shí)建立天然氣其中三組分的PLS定量分析模型，其中甲烷、乙烷和丙烷的R分別為0.99811、0.99552和0.99878，RMSEC分別為20.8、25.9和13.3，RMSEP分別為20.6、27.6和9.02，結(jié)果表明所建模型的精度和穩(wěn)定性達(dá)到了預(yù)期要求，能夠滿足實(shí)時(shí)在線測(cè)量天然氣組分的需要。 （4）由于測(cè)量管道中天然氣的溫度和壓強(qiáng)是不斷變化的，對(duì)它們和紅外光譜之間的變化規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出光譜數(shù)據(jù)和溫度壓強(qiáng)之間的線性程度非常高，在一定范圍內(nèi)，一定濃度的甲烷（或乙烷）紅外光譜的譜帶吸收強(qiáng)度和寬度隨溫度和壓強(qiáng)的升高而增大，吸收峰面積與溫度和壓強(qiáng)變量之間均近似成線性關(guān)系。研究結(jié)果對(duì)提高定量分析的精度和譜線分析都具有重要參考和工程應(yīng)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：紅外光譜 天然氣 定量分析 溫度 壓強(qiáng)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TE642;O657.33
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目次9-11
• 圖清單11-12
• 附表清單12-13
• 1 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 基于紅外光譜法氣體組分分析的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 氣體紅外光譜檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用概述14-16
• 1.2.2 紅外光譜儀器及其計(jì)量學(xué)軟件16-17
• 1.3 本文研究目標(biāo)和主要內(nèi)容17-19
• 2 氣體紅外光譜分析理論基礎(chǔ)19-31
• 2.1 氣體紅外光譜分析原理19-20
• 2.2 FTIR光譜儀的工作原理20-22
• 2.3 氣體紅外光譜分析的理論依據(jù)22-23
• 2.4 氣體紅外光譜的分析方法23-31
• 2.4.1 氣體光譜預(yù)處理23-26
• 2.4.2 定性分析方法26
• 2.4.3 定量分析方法26-29
• 2.4.4 模型評(píng)價(jià)指標(biāo)29-31
• 3 天然氣主要組分的定量分析31-46
• 3.1 間接法測(cè)量天然氣發(fā)熱量31-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)33-34
• 3.2.2 設(shè)備及材料34-35
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟35-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-46
• 3.3.1 光譜區(qū)域分析36-38
• 3.3.2 光譜異常樣本的剔除38-39
• 3.3.3 主因子數(shù)的選擇39
• 3.3.4 單組分PLS模型的建立39-40
• 3.3.5 不同建模波段對(duì)建模效果的影響40-41
• 3.3.6 不同預(yù)處理對(duì)建模效果的影響41-42
• 3.3.7 不同模型的預(yù)測(cè)效果42
• 3.3.8 多組分PLS模型的建立42-46
• 4 溫度壓強(qiáng)對(duì)紅外光譜的影響46-60
• 4.1 氣體吸收光譜理論46-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法48-49
• 4.2.1 壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)48
• 4.2.2 溫度實(shí)驗(yàn)48-49
• 4.3 結(jié)果與討論49-56
• 4.3.1 壓強(qiáng)對(duì)紅外光譜的影響49-53
• 4.3.2 溫度對(duì)紅外光譜的影響53-56
• 4.4 結(jié)論及推廣應(yīng)用56-60
• 5 總結(jié)與展望60-63
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)61
• 5.3 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 作者簡(jiǎn)歷67

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

用傅里葉紅外變換實(shí)現(xiàn)在線溶解氣體分析的研究    劉先勇,周方潔

統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)天然氣工業(yè)發(fā)展的需要    賴元楷,羅東曉

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法測(cè)定五組分紅外光譜體系    李燕,孫秀云,王俊德

紅外光譜統(tǒng)計(jì)波長(zhǎng)選擇方法用于廢氣檢測(cè)    高建波,胡鑫堯,胡東成

FTIR同時(shí)測(cè)定多組分室內(nèi)有機(jī)污染氣體的方法研究    徐立恒;馮燕青;陳劍啟;

小麥PLS近紅外定量分析中溫度修正的研究    羅長(zhǎng)兵;陳立偉;嚴(yán)衍祿;王文真;王忠義;

紅外光譜分辨率對(duì)氣體定量分析的影響研究    趙建華;魏周君;高明亮;方俊;

氣體紅外吸收特性受壓強(qiáng)與溫度的影響分析    云玉新;呂天光;韓洪;王澤眾;姚金霞;李秀衛(wèi);趙笑笑;

傅立葉變換紅外光譜技術(shù)在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用    王德發(fā);蘇亞琴;

PLS-BP法定量分析火災(zāi)中的常見有毒有害氣體    趙建華;高明亮;武秀娟;

多種光譜法檢測(cè)尿液成分的理論與實(shí)驗(yàn)研究    劉偉玲

基于傅立葉變換近紅外光譜的紹興黃酒風(fēng)味成分定量分析及其酒齡鑒別的研究    牛曉穎

溫度對(duì)近紅外光譜技術(shù)檢測(cè)牛奶成分影響的研究    王云

基于光譜技術(shù)的油菜養(yǎng)分及油菜籽品質(zhì)分析的研究    岑海燕

近紅外光譜在線分析氣體污染物的方法研究    孫毅

基于傅里葉變換紅外光譜分析的火災(zāi)氣態(tài)產(chǎn)物定量監(jiān)測(cè)技術(shù)研究    魏周君

多組分氣體紅外在線定量分析方法及應(yīng)用    陳永利

基于傅里葉變換紅外光譜技術(shù)的多組分氣體定量分析研究    高明亮

傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)量誤差分析    熊偉

基于紅外吸收光譜法的SF_6局部放電分解組分特性研究    任江波

基于紅外光譜分析的塑料識(shí)別方法    李曉英;鄧文怡;武影影;何巍;

油中氣體在線分析技術(shù)    樂莉,周方潔,胡勁松,劉先勇

光聲光譜在油中氣體分析中的應(yīng)用前景    劉先勇,周方潔,胡勁松,李紅雷

基于膜分離的變壓器在線監(jiān)測(cè)中溫度對(duì)油氣分離影響的研究    何鵬;趙學(xué)增;李洋流;

近紅外光譜定量分析小麥粉蛋白質(zhì)含量    鄭詠梅,王芳榮,張軍,陳星旦,申鉉國(guó)

用多波長(zhǎng)和LS-SVM補(bǔ)償土壤溫度的方法研究    梁秀英;李小昱;

一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混合氣體體積分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)模型    王智文;張記龍;王志斌;陳媛媛;

從變壓器油中分離故障特征氣體的研究    劉先勇,鐘秋海,周方潔

電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    錢奇;劉軍;錢建軍;

應(yīng)用傅利葉近紅外光譜定性、定量檢測(cè)魚粉中摻雜三聚氰胺的研究    劉小莉;賈剛;王康寧;吳秀群;吳彩梅;

基于可見/近紅外圖像的豬肉質(zhì)量等級(jí)無損傷評(píng)價(jià)研究    劉巧巧;王偉;彭彥昆;趙松瑋;張海云;歐陽(yáng)文;孫云云;

車載式作物冠層檢測(cè)裝置的研發(fā)    張鋒;李民贊;李修華;李樹強(qiáng);

基于多光譜圖像的玉米營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究    王海華;張彥娥;郭威;

基于高光譜的柑橘葉片葉綠素?zé)o損檢測(cè)    岳學(xué)軍;洪添勝;胡春筠;羅瑜清;莫麗婷;

基于小波消噪光譜的冬小麥生長(zhǎng)期葉綠素含量檢測(cè)    孫紅;李民贊*;鄭立華;趙瑞嬌;安曉飛;鄧曉蕾;

基于近紅外光譜的生鮮豬肉水分無損快速檢測(cè)研究    張海云;王偉;趙松瑋;劉巧巧;彭彥昆;

基于可見/近紅外圖像的豬肉質(zhì)量等級(jí)無損傷評(píng)價(jià)研究    劉巧巧;王偉;彭彥昆;趙松瑋;張海云;歐陽(yáng)文;孫云云;

利用壓力能平衡天然氣燃燒特性的節(jié)能技術(shù)研究    羅東曉;

確立天然氣燃?xì)饩呋鶞?zhǔn)氣體的方法與實(shí)踐    羅東曉;歐翔飛;

利用天然氣管網(wǎng)壓力能的輕烴分離方法    申安云;余祖珊;王保全;

透射光譜成像技術(shù)在中藥鑒定及快速無損檢測(cè)中的應(yīng)用研究    孟慶霞

江蘇部分地區(qū)土壤屬性高光譜定量估算研究    鄭光輝

基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的農(nóng)藥定性和定量分析    花月芳

基于多平臺(tái)棉花黃萎病的遙感監(jiān)測(cè)研究    陳兵

梨可溶性固形物和酸度的可見/近紅外光譜靜態(tài)和在線檢測(cè)研究    孫通

基于光譜和多光譜成像技術(shù)的油菜生命信息快速無損檢測(cè)機(jī)理和方法研究    劉飛

基于多源遙感信息融合的作物營(yíng)養(yǎng)狀況監(jiān)測(cè)與噴灑控制系統(tǒng)的研究    朱航

蘋果果實(shí)病害近紅外光譜信息獲取與識(shí)別模型研究    樊景超

干旱區(qū)典型綠洲鹽漬地地物光譜特征研究    張飛

近紅外光譜技術(shù)在多組分檢測(cè)及模式識(shí)別中的應(yīng)用研究    劉波平

油浸式變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究    宋天斌

拉曼光譜用于胃癌診斷技術(shù)的研究    王興偉

汽車潤(rùn)滑油品牌與品質(zhì)的光譜快速無損檢測(cè)研究    張瑜

基于光譜分析和數(shù)字圖像處理技術(shù)的土壤信息檢測(cè)研究    宋韜

激光等離子體輻射譜線展寬和頻移研究    王超

基于光譜學(xué)原理和ARM技術(shù)的溫室番茄長(zhǎng)勢(shì)研究和儀器開發(fā)    鄒兵

光催化劑的合成及其催化性能研究    李寧

ZnMn_2O_4納米棒的制備、表征及其光催化行為研究    張攀

不同類型沸石分子篩的OH振動(dòng)紅外光譜研究    王清

尿液的表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測(cè)用于糖尿病的研究    蘇麗麗

輸變線路在線DGA安全監(jiān)測(cè)技術(shù)    賀力勤

短波近紅外光譜法分析酒中乙醇含量初探    王友兵

傅里葉變換紅外光聲光譜在火炸藥研究領(lǐng)域中的應(yīng)用    潘清,汪淵

應(yīng)用傅立葉變換紅外光譜研究白血病骨髓血紅細(xì)胞    高體玉,慈云祥,付爽,王德炳

用傅里葉紅外變換實(shí)現(xiàn)在線溶解氣體分析的研究    劉先勇,周方潔

半導(dǎo)體激光器的發(fā)展及其應(yīng)用    王路威

自由電子激光器的發(fā)展及其應(yīng)用    王路威

多組分氣體檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)進(jìn)展    王帥;馮新瀘;

支持向量機(jī)及在近紅外光譜分析中的應(yīng)用(英文)    劉解放;侯振雨;姚樹文;

基于主成分分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣體識(shí)別方法研究    魏廣芬,唐禎安,余雋

近紅外光譜分析中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究    李慶波

支持向量機(jī)分類與回歸方法研究    孫德山

中藥的近紅外光譜計(jì)算分析方法學(xué)研究    劉雪松

組合電器局部放電非線性鑒別特征提取與模式識(shí)別方法研究    張曉星

石油產(chǎn)品質(zhì)量近紅外光譜在線分析系統(tǒng)研究開發(fā)    姚肖剛

麥蚜、白粉病危害后冬小麥冠層高光譜的測(cè)量與分析    喬紅波

響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波輔助提取甘草多糖工藝    張琳;樊金玲;朱文學(xué);馬海樂;范翠英;