一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的方法及系统，涉及煤炭灰分测定技术领域，包括获取若干组煤炭样品以及对应的参考灰分值，对每组煤炭样品进行压片处理得到对应的片状样品；对各片状样品进行光谱采集得到对应的太赫兹时域光谱，随后将各太赫兹时域光谱进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱；构建初始分析模型，利用各片状样品对应的太赫兹吸收谱和参考灰分值训练初始分析模型得到定量分析模型；将待检测煤炭样品进行压片处理后采集得到对应的太赫兹时域光谱并进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱，将太赫兹吸收谱输入定量分析模型得到对应的灰分预测值。有益效果是具有操作简单、检测周期短、无污染，检测结果准确等优点。果准确等优点。果准确等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的方法及系统


[0001]本专利技术涉及煤炭灰分测定
，尤其涉及一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的方法及系统。

技术介绍

[0002]在煤炭采购之前，需要对其化学成分进行分析，以确定其质量等级和采购价格。灰分是不是煤炭或焦炭中固有的成分，而是其高温下有机物完全燃烧后剩余的无机物，包括氧化钾、氧化钠、氧化钙等盐类，以及铁、铝、镁等氧化物和碱土金属的碱式磷酸盐，以及污染的泥沙等。传统的灰分分析方法采用灰化法(煤炭GB/T 212
‑
2008)，即将煤炭样品放入马弗炉中进行高温燃烧，直到其质量恒定，这样有机物就会燃烧殆尽，剩余的无机物的含量即为灰分。然而，这种传统的煤炭中灰分测定方法存在操作繁琐、检测周期长、污染严重等问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的方法，包括：
[0004]步骤S1，获取若干组煤炭样品以及对应的参考灰分值，对每组所述煤炭样品进行压片处理得到对应的片状样品；
[0005]步骤S2，对各所述片状样品进行光谱采集得到对应的太赫兹时域光谱，随后将各所述太赫兹时域光谱进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱；
[0006]步骤S3，构建初始分析模型，利用各所述片状样品对应的所述太赫兹吸收谱和所述参考灰分值训练所述初始分析模型得到定量分析模型；
[0007]步骤S4，将待检测煤炭样品进行压片处理后采集得到对应的太赫兹时域光谱并进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱，将所述太赫兹吸收谱输入所述定量分析模型得到对应的灰分预测值。
[0008]优选的，所述步骤S1包括：
[0009]步骤S11，获取若干组所述煤炭样品，随后通过国标方法测得对应的所述参考灰分值；
[0010]步骤S12，将各组所述煤炭样品均匀混合聚乙烯粉末，随后对各组所述煤炭样品进行压片处理得到对应的所述片状样品。
[0011]优选的，还预先设置有参考组样品，则所述步骤S2包括：
[0012]步骤S21，利用所述太赫兹光谱仪各按照预先设定的扫描参数对每个所述片状样品进行光谱采集得到对应的多个样品太赫兹时域光谱，以及对所述参考组样品进行光谱采集得到参考太赫兹时域光谱；
[0013]步骤S22,将每个片状样品的各所述样品太赫兹时域光谱的平均值和所述参考太赫兹时域光谱进行傅里叶变化得到对应的样品频域谱和参考频域谱，将各所述样品频域谱
与所述参考频域谱的差值进行滤波处理后作为对应的所述太赫兹吸收谱。
[0014]优选的，所述步骤S3包括：
[0015]步骤S31，将各所述片状样品对应的所述太赫兹吸收谱分为校正集和验证集并建立初始分析模型；
[0016]步骤S32，以校正集中的各所述太赫兹吸收谱为输入，以对应的所述参考灰分值为输出训练所述初始分析模型得到所述定量分析模型；
[0017]步骤S33，将所述验证集输入所述定量分析模型得到对应的灰分预测值，根据将所述验证集中各所述太赫兹吸收谱对应的所述灰分预测值和对应的所述参考灰分值对所述定量分析模型进行模型验证判断所述定量分析模型是否合格：
[0018]若是，则转向所述步骤S4；
[0019]若否，则返回所述步骤S32。
[0020]优选的，所述步骤S33包括：
[0021]步骤S331，将所述验证集输入所述定量分析模型得到对应的所述灰分预测值；
[0022]步骤S332，根据所述验证集中的各所述太赫兹吸收谱对应的所述灰分预测值和所述参考灰分值计算得到相关系数，随后判断所述相关系数是否大于预设的系数阈值：
[0023]若是，则所述定量分析模型合格，随后转向所述步骤S4；
[0024]若否，则所述定量分析模型不合格，随后返回所述步骤S32。
[0025]优选的，所述初始分析模型采用偏最小二乘回归，或支持向量机回归，或多元线性回归的其中一种。
[0026]本专利技术还提供一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的系统，应用上述的方法，所述系统包括：
[0027]压片模块，用于获取若干组煤炭样品以及对应的参考灰分值，随后对每组所述煤炭样品进行压片处理得到对应的片状样品；
[0028]扫描模块，连接所述压片模块，用于对各所述片状样品进行光谱采集得到对应的太赫兹时域光谱，随后将各所述太赫兹时域光谱进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱；
[0029]模型建立模块，连接所述扫描模块，用于构建初始分析模型，利用各所述片状样品对应的所述太赫兹吸收谱和所述参考灰分值训练所述初始分析模型得到定量分析模型；
[0030]检测模块，连接所述模型建立模块，用于将待检测煤炭样品进行压片处理后采集得到对应的太赫兹时域光谱并进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱，随后将所述太赫兹吸收谱输入所述定量分析模型得到对应的灰分预测值。
[0031]优选的，所述压片模块包括：
[0032]第一压片单元，用于获取若干组所述煤炭样品，随后通过国标方法测得对应的所述参考灰分值；
[0033]第二压片单元，连接所述第一压片单元，用于将各组所述煤炭样品均匀混合聚乙烯粉末，随后对各组所述煤炭样品进行压片处理得到对应的所述片状样品。
[0034]优选的，还预先设置有参考组样品，则所述扫描模块包括：
[0035]第一扫描单元，用于对每个所述片状样品进行光谱采集得到对应的多个样品太赫兹时域光谱，以及对所述参考组样品进行光谱采集得到参考太赫兹时域光谱；
[0036]第二扫描单元，连接所述第一扫描单元，用于将每个片状样品的各所述样品太赫
兹时域光谱的平均值和所述参考太赫兹时域光谱进行傅里叶变化得到对应的样品频域谱和参考频域谱，将各所述样品频域谱与所述参考频域谱的差值进行滤波处理后作为对应的所述太赫兹吸收谱。
[0037]优选的，所述模型建立模块包括：
[0038]建立单元，用于将各所述片状样品对应的所述太赫兹吸收谱分为校正集和验证集并建立初始分析模型；
[0039]训练单元，连接所述建立单元，用于以所述校正集中的各所述太赫兹吸收谱为输入，以对应的所述参考灰分值为输出训练所述初始分析模型得到所述定量分析模型；
[0040]验证单元，连接所述训练单元，用于将所述验证集输入所述定量分析模型得到对应的灰分预测值，根据所述验证集中各所述太赫兹吸收谱对应的所述灰分预测值和对应的所述参考灰分值对所述定量分析模型进行模型验证。
[0041]上述技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术提供的测定煤炭灰分的方法，不需要将煤炭进行燃烧，而是采用太赫兹光谱技术对压片处理后的煤粉进行光谱采集，并训练得到定量分析模型对待检测的煤炭进行灰分检测，相对于传统的方法，具有操作简单、检测周期短、无污染，检测结果准确等优点。
附图说明
[0042]图1为本专利技术的较佳的实施例中，一种基于太赫兹光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹光谱技术定量测定煤炭灰分的方法，其特征在于，包括：步骤S1，获取若干组煤炭样品以及对应的参考灰分值，对每组所述煤炭样品进行压片处理得到对应的片状样品；步骤S2，对各所述片状样品进行光谱采集得到对应的太赫兹时域光谱，随后将各所述太赫兹时域光谱进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱；步骤S3，构建初始分析模型，利用各所述片状样品对应的所述太赫兹吸收谱和所述参考灰分值训练所述初始分析模型得到定量分析模型；步骤S4，将待检测煤炭样品进行压片处理后采集得到对应的太赫兹时域光谱并进行数据处理得到对应的太赫兹吸收谱，将所述太赫兹吸收谱输入所述定量分析模型得到对应的灰分预测值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：步骤S11，获取若干组所述煤炭样品，随后通过国标方法测得对应的所述参考灰分值；步骤S12，将各组所述煤炭样品均匀混合聚乙烯粉末，随后对各组所述煤炭样品进行压片处理得到对应的所述片状样品。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还预先设置有参考组样品，则所述步骤S2包括：步骤S21，对每个所述片状样品进行光谱采集得到对应的多个样品太赫兹时域光谱，以及对所述参考组样品进行光谱采集得到参考太赫兹时域光谱；步骤S22,将每个片状样品的各所述样品太赫兹时域光谱的平均值和所述参考太赫兹时域光谱进行傅里叶变化得到对应的样品频域谱和参考频域谱，将各所述样品频域谱与所述参考频域谱的差值进行滤波处理后作为对应的所述太赫兹吸收谱。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：步骤S31，将各所述片状样品对应的所述太赫兹吸收谱分为校正集和验证集并建立初始分析模型；步骤S32，以校正集中的各所述太赫兹吸收谱为输入，以对应的所述参考灰分值为输出训练所述初始分析模型得到所述定量分析模型；步骤S33，将所述验证集输入所述定量分析模型得到对应的灰分预测值，根据将所述验证集中各所述太赫兹吸收谱对应的所述灰分预测值和对应的所述参考灰分值对所述定量分析模型进行模型验证判断所述定量分析模型是否合格：若是，则转向所述步骤S4；若否，则返回所述步骤S32。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S33包括：步骤S331，将所述验证集输入所述定量分析模型得到对应的所述灰分预测值；步骤S332，根据所述验证集中的各所述太赫兹吸收谱对应的所述灰分预测值和所述参考灰分值计算得到相关系数，随后判断所述相关系数是否大于预设的系数阈值：若是，则所述定量分析模型合格，随后转向所述步骤S4；若否，则所述定量分析模型不合格，随后...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，朱立江，
申请(专利权)人：国家能源集团煤焦化有限责任公司，
类型：发明
国别省市：