[发明专利]一种识别发动机燃料种类和牌号中红外光谱方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速识别发动机燃料种类和牌号的中红外光谱方法，具体地说，涉及一种采用中红外光谱技术，结合最小二乘(PLS)法快速将未知发动机燃料识别为柴油、汽油和喷气燃料，并确定其牌号的方法。 

背景技术

发动机用途不同，导致其发动机燃料种类繁多。比如，柴油发动机使用柴油动力燃料、汽油发动机使用汽油动力燃料，飞机发动机使用喷气燃料。各类发动机燃料根据使用条件区分为不同牌号。比如，根据使用温度不同，柴油分为10号、0号、-10号和-35号等牌号。根据抗爆性能，汽油分为90号、93号和97号等牌号。各种类和各种牌号燃料不能混用，否则发动机不能正常运行，导致故障发生。比如，在低温条件下使用高牌号柴油，柴油低温流动性差，导致发动机无法正常启动；低牌号汽油用作高牌号汽油时，发动机会发生爆震，甚至损坏发动机。在实际使用过程中，存在发动机燃料种类和牌号混用以及质量掺假现象，比如在低廉低标号汽油中掺对有害物质冒充高标号汽油。现有的质量检测手段无法满足快速识别需求，因此，迫切需要发动机燃料种类和牌号快速识别技术，正确指导用油，提高打假能力，避免误用油料带来的损失。 

由于近红外光谱技术具有快速、多性质分析以及适合在线无损分析特点，目前已越来越多的应用于石化行业，在燃料质量检测和打假方面具有不可替代的作用。由于近红外光谱属于分子振动光谱，波长范围为700-2500nm，为分子倍频和组合频吸收，峰形为宽峰；特征性弱，只对X-H基团(X为C、O等)有吸收；信号弱，抗干扰能力强。正是由于近红外光谱具有上述特点，所以必须借助现代的化学计量学和计算机技术，近红外光谱技术才能很好的应用。随着化学计量学和计算机的迅猛发展以及近红外光谱仪器环境适应能力强，价格便宜，推动了近红外光谱技术迅猛发展，现已成为烃类(C-H)燃料质量快速检测和在线过程监控技术。 

中红外光谱也属于属于分子振动光谱，为分子振动的基频吸收，波数范围为400-4000cm^-1(波长为2.5微米～25微米)。从其定义来看，中红外光谱与近红外光谱只是波长范围。从其产生的本质来看，可以很好的发现二者光谱形貌特征有明显区别，从而导致最终所采用的 技术和应用领域有很大的区别。与近红外光谱相比，中红外光谱峰形为尖峰，特征性强，各类官能团(包括X-H和其它非X-H官能团)均有明显的吸收；信号强，微量组分或添加剂均有吸收，所以中红外光谱技术主要用于分析化学领域的未知物质官能团鉴定，属于“四大谱”之一，用于未知物质化学结构鉴定。由于中红外光谱仪器的环境适应能力弱，仪器昂贵，所以该技术目前还很难用于石化行业的质量检测和种类识别。 

从理论上分析，中红外光谱不仅对燃料主要烃类组成有吸收，而且对少量非烃类组分以及微量添加剂组分均有响应，所以如果中红外光谱技术与化学计量学技术结合，将会实现近红外光谱技术所不能实现的功能，比如锰型添加剂含量测定。锰型添加剂主要提高汽油抗爆性能，直接影响汽油的牌号。本发明采用中红外光谱技术，借助于化学计量学，识别发动机燃料的种类和牌号。 

发明内容

本发明目的是提供一种识别发动机燃料种类和牌号的中红外光谱方法，该方法通过被测样品红外光谱，根据识别方案，结合PLS方法快速将未知发动机燃料识别为柴油、汽油和喷气燃料，并确定其牌号的方法。 

本发明提供的是一种识别发动机燃料种类和牌号的中红外光谱方法，包括如下步骤： 

第一步：每一种燃料收集一定数量样品作为训练集； 

第二步：测定训练集样品的中红外吸收光谱； 

第三步：确定识别方案：采用多个模型分步进行发动机燃料种类和牌号识别； 

第四步：利用训练集样品，采用偏最小二乘法建立和验证识别方案的模型； 

第五步：对于未知发动机燃料样品的识别，首先测定其中红外光谱，然后利用建立的识别模型和识别方案进行种类和牌号识别。 

所述发动机燃料包括汽油、柴油和喷气燃料；其中，汽油包括90号、93号、97号的车用汽油和90号、93号、97号的乙醇汽油；柴油包括0号、-10号、-35号的轻柴油和-10号、-35号的军用柴油；喷气燃料为3号喷气燃料。 

所述第三步识别方案描述如下： 

依次采用7个模型进行识别； 

首先采用模型1，将未知燃料识别为汽油、3号喷气燃料和柴油三大类燃料；