第30卷，第11期 2010年11月
谱学与光谱
分析
光
Spectroscopy and Spectral Analysis
基于拉光谱的汽油牌号快速识别
李晟，戴连奎·
浙江大学工业控制技术国家重点实验室，浙江杭州310027
Vol. 30, No. 11,pp2993-2997
November,2010
摘要提出了一种基于拉曼光谱的汽油牌号快速识别方法。该方法首先基于已知牌号的成品汽油样本进行建模，获取不同牌号成品汽油建模样本的拉曼谱图，经过谱图倾处理后对谱图进行主成分分析（principal componentanalysis，简称PCA)，获得载街矩阵和得分矩阵，同时分别计算不同牌号汽油样本的平均得分向量，即不同牌号的得分中心坐标；然后对末知牌号汽油样本进行识别，先将未知牌号汽油样本拉受谱图进行相同的谱图预处理，再计算该样品在载荷矩阵上的得分向量，根据PCA类中心最小距离法，计算该得分向量到不间牌号的得分中心坐标的欧式距离，依最小距离直接确定汽油牌号。针对45个取自国内不间炼油厂的成品汽油样本的实验结果表明这些汽油样本拉受谱图经谱图预处理和PCA后，不同牌号汽油样本在主元
得分空间上存在明显类间距，使用PCA类中心最小距离法可实现汽油牌号快速准确的分类。关键词拉受光谱；汽油牌号；快速识别；主成分分析
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOl: 10.3964/j.issn. 1000-0593(2010)11-2993-05
油牌号识别的需求。Balabin将382个汽油样本的近红外谐图作为数据源，在特征提取后使用不同分类方法，实验获得的最低平均分类错误率为12%；张其可[5]、张晓曼等利用汽
汽油牌号由汽油的辛烷值决定，如93*汽油的研究法辛烷值要求不低于93个单位。辛烷值表征汽油的抗爆指数，即汽油在发动机内燃烧时抵抗爆震的能力，汽油的辛烷值越高，表示其抗煤性越好。目前，我国的汽油牌号主要为90*， 93"和97”三种。
标准的汽油牌号识别方法为标准发动机法，我国的标准发动机法由国标GB/T503—1995()与GB/T5487—1995(2) 规定，其基本原理为在相同的发动机工作条件下，使用标准燃料和待测汽油运转单缸发动机进行抗震性对比，抗囊性和标准燃料相同的待测汽油的辛烷值即为对应标准燃料异辛烷百分比。由此可见，标准的汽油牌号识别方法步骤复杂、测定时间长，而且实验室标准单缸发动机价格品贵，使用成本高。
由于标准汽油牌号识别方法存在局限性，各种先进的检测手段被应用在汽油牌号识别领域，其中最具有代表性的是近红外光谱法。近红外光谱法是近年来广泛获得重视的汽油牌号识别的方法。汽油在近红外光谱段（700～2500nm）的C一H报动泛频和组频产生的光谱吸收带信息丰富，且近红外光谱的测时间非常短，一般为秒级，能够满足快速汽
收稿日期：2009-11-28，修订日期：2010-03-02
基金项目：国家(863计划）项目（2009AA04Z123)资助
作者简介：李晟，1985年生，浙江大学控制系博上研究生
·通讯联系人
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油近红外光谱谱图对汽油牌号分类时，也不同程度地产生了分类的错误。实验结果表明，利用近红外光谱法对汽油牌号进行分类，在谱图预处理和特征提取（如PCA)后，不同牌号汽油存在类间距，但类间距相差不大，无法盈免错误分类的产生。
随着激光技术和光检测技术的发展，拉曼光谱法作为一种新型的检测手段，已经在许多领域得到了应用，如矿物的检测、案合物的成分分析、药品质基控制、医学诊断、化学反应的眼踪等。例如，Park等(7)利用低分辨率拉受光谱仪对尿液中葡截糖浓度是否正常进行分类，Kathryn等()将拉曼光谱应用在禁药物的分类领域，Stone等[9]在区分各种上皮组织细胞是否癌变时使用了细胞的拉曼光谱谱图。Osti-cioli等lo)借助拉谱图对人工额料和天然额料进行区分： Furukawa等提取了乙烯含量不同的12种案合物的拉曼谱图特征，将其成功分类，同时对案合物的乙烯含量进行定量预测。
汽油的拉受光谱的特征信息也非常丰高，更重要的是不同牌号的汽油的拉变谱图的差异度要显著大于近红外光谱谱图，可以对拉受光谐进行预处理并建立更准确的汽油牌号分
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