[发明专利]一种基于分档的煤质特性测量方法

摘要

一种基于分档的煤质特性测量方法，该方法首先对煤质特性已知的煤炭定标样品根据样品中的水分、灰分或挥发分含量分为第一、第二和第三档，并且采用激光诱导击穿光谱系统对煤炭定标样品进行检测，根据得到的谱线强度矩阵利用偏最小二乘判别分析方法对定标样品建立分档模型；然后对每一档定标样品，分别建立定标模型；对未知样品进行检测时，先通过分档模型判断其所属档位，再利用相应档位的定标模型计算得到其煤质特性。该方法根据样品中水分、灰分或挥发分含量分别建立定标模型，减小了基体效应的影响，增加了测量的重复性和准确性。

主权项

一种基于分档的煤质特性测量方法，其特征是该方法包括如下步骤：1)使用煤质特性已知的一组煤炭样品作为定标样品进行分档：根据定标样品中的水分、灰分和挥发分中任一种数值含量的高低分为第一、第二和第三档,设定阈值M1和M2，数值含量小于或等于M1的定标样品为第一档，数值含量在M1和M2之间的定标样品为第二档，数值含量大于或等于M2的定标样品为第三档；2)使用偏最小二乘判别分析法对定标样品建立分档模型：a.利用激光诱导击穿光谱系统对定标样品进行检测，得到该组定标样品的光谱谱线，即得到了每种定标样品中各种元素的激光诱导击穿光谱的特征谱线强度，形成特征谱线强度矩阵E0，E0矩阵的结构如下，其中，表示第i种样品在波长λj处对应的谱线强度，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；因变量矩阵F0是一个n行的列向量，如果第i种样品为第一档定标样品，因变量矩阵F0的第i行等于1；如果第i种样品为第二档定标样品，因变量矩阵F0的第i行等于2；如果第i种样品为第三档定标样品，因变量矩阵F0的第i行等于3；b.按照偏最小二乘方法对自变量矩阵E0和因变量矩阵F0建模，得到F0关于E0的回归方程，F0＝E0A+Fh其中，A为回归系数矩阵，Fh为残差；3)对第一、第二和第三档的定标样品分别进行偏最小二乘法回归建模:首先，将每一档定标样品中某种元素浓度组成因变量矩阵F0′，自变量矩阵为矩阵E0，矩阵F0′的结构如下；F0′＝(C1 C2 C3 … Ci … Cn)T其中，Ci表示第i种定标样品的某种元素浓度，i＝1,2,…,n；利用步骤2)b中叙述的偏最小二乘建模方法，得到下式，F0′关于E0的回归方程F0′＝E0B+Fq其中，B为回归系数矩阵，Fq为残差；这样就得到了第一档定标样品中该元素浓度与全谱谱线强度的回归方程；同理，重复步骤3)，即得到第二和第三档定标样品中该元素浓度与全谱谱线强度的回归方程；继续重复步骤3)，得到第一、第二和第三档定标样品中其他元素浓度以及发热量、灰分、挥发分与全谱谱线强度的一组回归方程；4)对于各煤质特性未知的待测样品进行定量测量，具体做法如下：首先通过激光诱导等离子光谱系统得到该待测样品的特征谱线强度矩阵；然后代入公式F0＝E0A+Fh计算F0的值，如果F0小于等于1.5，则判断该待测样品属于第一档，如果F0在1.5和2.5之间，则判断该待测样品属于第二档，如果F0大于等于2.5，则判断该待测样品属于第三档；然后根据待测样品所属的档位，将特征谱线强度数据代入所属档位的回归方程F0′＝E0B+Fq中，即求得待测样品中各元素的浓度以及发热量、灰分、挥发分的值。