太赫兹时域光谱用于成品油识别的研究

摘要

成品油在管道中多采用顺序输送，容易形成混油，因而对混油的识别是保证油品质量、防止安全隐患、实现能源充分利用的重要环节。基于光学的识别方法具有测量灵敏度高、精度高、安全无污染和测量方式多样化等优势，成为混油界面检测研究的新方向。太赫兹光谱因其时间分辨力高、能够反映分子的细微差别、能量低无伤害、对非极性液体穿透强，而成为生物医学、物理化学、材料科学、安全检测等方面研究的热点。利用太赫兹时域光谱能够同时获得太赫兹脉冲经过油品之后的振幅和相位信息，方便的提取出油品的光学参数，达到识别不同油品的目的。
　　 本文将太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)用于成品油的混油识别，研究了太赫兹时域光谱的检测原理，推导了太赫兹时域光谱技术提取成品油光学参数的计算公式，系统阐述了五种类型的THz-TDS系统并详细描述了用于成品油检测的透射型THz-TDS系统，系统地研究了不同光程下、不同油品在太赫兹波段的响应特性和不同状态混油的太赫兹光谱，用Matlab和Origin对所获取的光谱数据进行了分析处理，用Labview分别拟合了混油的浓度与折射率平均值、吸收系数平均值的关系曲线并基于拟合的浓度与吸收系数平均值的线性关系编写了混油识别软件。
　　 实验表明，通过太赫兹时域光谱获得的同种油品不同比例混油的折射率谱和吸收系数谱有差别，不同种类油品混油的折射率谱和吸收系数谱明显不同，证实了THz-TDS技术能够识别不同比例混油，测量结果较为满意。