[发明专利]一种天然气组分在线气体拉曼分析方法

摘要

本发明公开了一种基于拉曼光谱叠加原理的天然气组分在线气体拉曼分析方法，包括以下步骤：配制纯甲烷或纯氮气等基础样本，并配制基础样本与其他气体按一定比例两两混合的建模样本；测量基础样本与建模样本的拉曼光谱，并基于上述已知其组成的双组分气体建模样本，建立一个包含各种纯物质光谱及其参数的光谱数据库；对于组成未知的天然气，先测量其拉曼光谱，并进行光谱预处理，再利用上述建立的数据库和最小二乘法求得各组分的摩尔百分比。本发明方法含有以下特点：检测速度快、准确度较高、重复性好、与样气非接触、现场免维护等，可以对天然气进行在线实时检测。该方法不仅操作简便，检测过程更对样品无损耗，清洁环保。

主权项

1.一种天然气组分在线气体拉曼分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一种纯物质作为基础样本；将基础样本与其他纯物质按一定比例两两混合配制若干双组分气体样本，作为建模样本；(2)使用拉曼光谱仪测量基础样本的拉曼光谱；首先对得到的光谱进行预处理；再对基础样本的光谱进行特征峰归一化，得到光谱I₁(v)并将其存入数据库；(3)基于上述已知其组成的双组分气体建模样本，建立一个包含各种纯物质光谱I_i(v)及其参数K_i的光谱数据库，建立方法如下：(3.1)使用拉曼光谱仪测量一种双组分气体的拉曼光谱，并对得到的光谱进行预处理；设预处理后的双组分气体光谱为I(v)；对光谱I(v)用基础样本光谱I₁(v)在其特征谱区进行最小二乘拟合，得到回归系数B；最后从光谱I(v)中扣除BI₁(v)，并进行特征峰归一化，得到该种双组分气体的另一组分归一化光谱I₂(v)；(3.2)为求取在单位摩尔百分比下另一组分相对于基础样本的拉曼光谱强度系数K₂，对光谱I(v)用光谱I₁(v)、I₂(v)进行最小二乘拟合，得到回归系数b₁、b₂；再利用双组分气体中基础样本的摩尔百分比c₁和另一组分的摩尔百分比c₂，得到将光谱I₂(v)以及参数K₂存入光谱数据库；(3.3)根据步骤(3.1)、(3.2)中方法求得其他种类的双组分气体建模样本中另一组分的光谱I_i(v)及其参数K_i；(4)对于组成未知的天然气样本，首先使用拉曼光谱仪测量其拉曼光谱，并进行预处理，得到光谱I′(v)；然后，基于光谱叠加原理，N表示组分数，利用所建数据库和最小二乘法得到回归系数b_i；最后，采用求得各组分的摩尔百分比。