第33卷，第12期 2013年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33,No.12 -pp3212-3215
December : 2013
煤粉发热量近红外光谱检测的预处理方法研究张林，陆辉山*，闫宏伟，高强，王福杰，宋海燕
1.中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051 2.山西农业大学工程技术学院，山西太原030801
摘要煤炭的发热量是评价煤炭品质的重要指标。首先对比分析了平滑处理、微分处理、多元散射校正(MSC)以及标准归一化(SNV)等光谱与处理方法在改善煤粉近红外漫反射光谱信噪比的效果，然后利用偏最小二乘法（PLS)和主成分分析方法（PCR)分别对采用每种预处理方法处理后的光谱建立煤粉发热量模型，发现采用5点平滑处理、多元散射校正和标准归一化处理可使模型的性能有较明显的改观，5点平滑效果最好，相关系数、校正标准差和预测标准差分别为：0.9899，0.00049和0.00052，采用25点平滑处理产生了过平滑现象，导致模型的性能变坏，采用微分预处理后的光谱建立的模型没有明显变化，对模型的性能影响不大。
关键词近红外光谱；漫反射；发热量；预处理
3文献标识码：A
中图分类号：0657.3
引言
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2013 )12-3212-04
光谱的预处理方法对所建模型预测结果影响的研究还很少本试验对不同预处理方法对煤炭近红外光谱模型的影响进行了研究，然后分别建立了原始光谱和采用各种预处理方法后
煤炭的发热量是评价煤炭品质的重要指标。目前，国内外均采用氧弹量热法测定煤炭的发热量，这种方法虽然测量的结果精度和准确度都能达到国家标准，但该方法分析周期长，操作过程复杂，消耗资源大]
20世纪80年代以来近红外光谱分析技术在石油化工。农产品加工和食品安全等方面有了广泛的应用3汀。近红外光是指介于可见光与中红外光之间的波长介于7502500 nm之间的一种电磁波。近红外检测技术是以近红外光的吸收定律为基础，当近红外光照射到物质表面时，由于组成物质的化学键不同，因此将产生不同特征波长的吸收，吸收度的多少与各化学键的含量有着密切的关系
由于煤炭的发热量与煤炭内部的C一H，O一H和N一H 含量有着密切的线性关系，而C一H，O一H和N一H的近红外吸收峰文较为独立，因此这为采用近红外漫反射技术实现对煤炭发热量的快速、无损测定奠定了理论基础。前人已采用近红外光谱检测技术对煤炭的质量进行了建模分析，证明了将近红外光谱分析技术应用于煤炭质量的无损检测是可行的，并对建立的模型做了大量的优化工作.汀，但是不同
收稿日期：2013-04-07，修订日期：2013-06-25
的光谱进行了主成分回归（principal componentregression， PCR)模型和偏最小二乘法模型（partialleastsquares，PLS）。得出结论：采用5点平滑对煤粉样品的光谱进行去噪处理后通过主成分回归(PCR)的方法建立的煤粉发热量模型最优。
1实验部分 1.1样品制备
煤炭样品选自山西省境内的同煤集团、阳泉、西山、朔州、轩岗和宁武等煤矿的煤样，煤种均为煤，经过破碎后选择150个煤粉样品进行实验。实验过程中随机选取100个样品作为校正集，50个样品作为验证集，所有样品的粒度都
小于0.2mm。 1.2光谱的采集
实验中采用NEXUS傅里叶变换近红外光谱仪（热电尼
高力仪器公司，美国）及漫反射实验的相关附件进行。光源发射出近红外光束照射到煤粉样品上时光谱产生漫反射，探头对反射回的光谱强度进行采集，在测量煤粉光谱的同时对
基金项目：国家自然科学基金项目（41201294），山西省青年科技基金项目（2009021019-3），江苏省农产品物理加工重点实验室开放基金项目
(JAPP2012-2)资助
作者简介：张林，1986年生，中北大学机械与动力工程学院硕士研究生
*通讯联系人e-mail：13934597379@139,com
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