矿井极性混合气体红外光谱定量分析研究

摘要

对煤矿生产期间和灾变后的井下极性混合气体进行快速准确的分析,能够保障煤矿企业安全生产,为应急救援提供决策性建议,确保井下工作人员生命健康。对于矿井气体的分析监测,目前主要采用气相色谱法、传感器法和一般光学法,而上述方法在分析速度、适用范围、使用寿命和可靠性等方面都有不足。应用红外光谱法对气体进行分析,使用方便,信噪比高,稳定性好,分析速度快。本文采用傅里叶变换红外光谱法对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、乙炔、六氟化硫、一氧化碳和二氧化碳11种煤矿井下极性气体进行检测,建立基于支持向量机的非线性定量分析模型。通过合理选择光谱区间,偏最小二乘法降维,粒子群优化算法调整模型参数,使校正模型预测精度基本达到煤矿气体检测要求,初步实现了基于红外光谱技术的煤矿井下极性混合气体定量分析。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 井下气体成分

1.2 常见井下气体检测方法

1.2.1 气相色谱法

1.2.2 传感器检测法

1.2.3 一般光学法

1.3 红外光谱法气体分析技术

1.3.1 红外光谱法

1.3.2 红外光谱法气体分析研究进展

1.4 本文研究内容与目标

2 傅里叶变换红外光谱法

2.1 红外光谱基本原理

2.2 傅里叶变换红外光谱原理

2.3 傅里叶变换红外光谱仪

3 红外光谱分析技术

3.1 光谱数据预处理

3.1.1 光谱基线校正

3.1.2 光谱平滑

3.1.3 光谱数据的标准归一化

3.2 定性分析

3.3 定量分析方法理论

3.3.1 常用校正模型

3.3.2 定量校正模型的验证与评价

4 光谱数据采集

4.1 实验系统

4.2 实验样本

5 定量分析

5.1 OPUS 分析过程

5.2 支持向量机建模分析

5.2.1 光谱数据降维

5.2.2 SVM 分析模型参数选择

5.2.3 模型建立及评估

5.3 分析结果讨论

总结

参考文献

作者简历

学位论文数据集