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《12 原油红外光谱鉴别中的小波分析法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第33卷第6期青岛海洋大学学报33(6):969～9742003年11月JOURNALOFOCEANUNIVERSITYOFQINGDAONov.,2003X原油红外光谱鉴别中的小波分析法1,22XX11孙培艳王修林邹洁高振会(1国家海洋局北海监测中心,青岛266033;2中国海洋大学化学化工学院,青岛266003)摘要:本文对渤海海上2个不同区块所产原油的红外光谱进行小波分析,分别获得不同尺度下的光谱信息。通过观察比较不同尺度下的光谱信息,包括谱图的大体形状(谱图的低频部分)和特征峰信息(谱图的高频部分),更好地对2种原油进行
2、了分辨,为提高用红外光谱法进行海上溢油鉴别的准确度探索出1种新的方法。关键词:小波分析;红外光谱;鉴别;原油中图法分类号:TE991.502;O657.33;O6204文章编号:100121862(2003)062969206随着海上石油勘探开发的迅速发展,海上溢油事故不断发生,如何快速、准确地鉴别溢油[125]源是海洋执法目前面临的紧迫问题之一。目前,用于溢油鉴别的方法主要是油指纹鉴别法,通过比较不同油品的色谱-质谱、气相色谱、红外光谱、液相色谱、荧光光谱法等谱图信息进行油品的区分和鉴别。其中红外光谱作为油的1种非常重要的指纹
3、特征,可通过比较红外振动光谱特征峰的位置、强度和轮廓来鉴别溢油源。石油及其成品油是1种天然生成的复杂烃类化合物的混合物,并含有少量氮、氧及硫等杂质。它们的红外光谱比较复杂,许多特征峰因为重叠严重而很难区分。另外,由于噪音的影响从原始谱图上也很难看清油品的大致轮廓和细微差别,特别是因油品风化使得信号降低的情况下,噪音的影响更为突出,从而较大地影响了油品鉴别的准确度。在此情况下,如何减小噪音影响,进一步提高红外光谱的分辨率,通过在不同尺度上辨析油品的红外光谱,提高溢油鉴别的准确度,是充分发挥该方法在溢油鉴别中作用的重要问题。作为近年
4、来发展起来的1种新的信号处理方法,小波分析具有时频局部化的特点。通过对信号在频率域上的放大和缩小,从而实现对信号更清晰的观察,素有“数学显微镜”之称。目前,小波分析已经广泛用于图像处理、地震勘探数据处理、边缘检测、音乐与语音人工合成、机械故[6211]障判断等许多领域,在分析化学中也得到了较为广泛的应用。本文通过对不同油品的红外光谱进行小波分析,获取不同频率成分的谱图信息。通过比较这些信息,不仅能较清晰地观察和比较他们的大致轮廓,而且还能对其特征峰进行详细比较,从而较大地提高了油品鉴别效率和准确度,为该方法在溢油鉴别中的应用进行
5、了较为深入的探索。1实验与方法1.1原油样品取自渤海海上不同区块的2种原油,编号为原油a1和原油a2。X国家自然科学基金(40136020,49976027);国家海洋局青年基金(2001615)资助收稿日期:2003206230;修订日期:2003209206孙培艳,女,1972年出生,工程师,博士生。E2mail:spy288@163.com,Tel:56255162208XX责任作者970青岛海洋大学学报2003年1.2实验过程1.2.1原油前处理将一定量的原油样品移入10mL离心管,加入一定量活化的无水硫酸镁(每毫升油加
6、0.1～1g),离心脱水。1.2.2红外光谱扫描采用日本岛津公司FTIR28400校准仪器,傅立叶变换红外光谱仪进行扫描:仪器预热稳定后,对0.05mm厚的聚苯乙烯卡扫描,以确认仪器处于正常状态,保证仪器各项指标符合分析要求。取KBr可拆卸液体池,将1片清洁的KBr窗片置于可拆卸池架底座上,放好1个0.05mm厚度的铅垫圈,用1支细玻璃棒将1滴油样滴到此窗片中心,小心地将另1片KBr窗片盖在油滴上并压好使之形成一均匀油膜,确保不产生气泡,然后用可拆-1卸池架的盖板将它夹在可拆卸池架上,扫描其红外光谱,扫描范围为600～4000c
7、m,分辨率-12.0cm,扫描30次。保存其谱图。1.3数据导出将获取2种原油的红外光谱数据文件另存为文本文件,用Excel软件打开,获取谱图数据,以便处理分析。1.4小波分析方法1.4.1小波分析原理设f(t)是1个给定的信号,小波是由1个满足一定条件的7(x)通过平移和伸缩而产生的函数簇7a,b(x):1x-b7a,b(x)=7a,a,b∈R,a≠0(1)ûaû其中7(x)称为小波母函数,a,b分别为7(x)的伸缩和平移因子。则信号的连续小波变换为:Wf(a,b)=∫7a,b(t)f(t)dt≡〈7a,b,f〉(2)R相应地
8、,离散小波变换为:+∞m-2-mCm,n(f)=∫7m,n(t)f(t)dt,7m,n(t)=a07(a0t-nb0)(3),(4)-∞一般取a0=2,b0=1。有限离散小波变换首先将7m,n(x)离散地表示为滤波器H={hl},l∈ZG={g00m},m∈ZK
