專利名稱：袖珍型人車多用近紅外光石油產(chǎn)品檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種袖珍型人車多用近紅外光感應(yīng)石油產(chǎn)品檢測器背景技術(shù)隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所用燃料——汽油、柴油的使用量也越大，隨著汽車燃用油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的提高，對汽車燃用油的抗暴性能的要求也變得更高。而辛烷值、十六烷值是汽車燃用油抗暴性能的重要指標(biāo)。如果汽車燃用油的抗暴性不好(辛烷值、十六烷值低)，油料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊波，猛烈撞擊或塞頭和汽缸，發(fā)出金屬敲擊聲，使得燃料來不及充分燃燒便排出汽缸(冒黑煙)，因而造成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，油耗增大，同時(shí)這種爆震現(xiàn)象會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。要想確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率正常，汽車添加的燃用油的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)一定要符合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定燃油標(biāo)號(hào)，即所添加燃用油的辛烷值、十六烷值等物質(zhì)含量一定要符合額定標(biāo)準(zhǔn)。這樣就需要汽車添加燃用油時(shí)及時(shí)檢測油的辛烷值、十六烷值等物質(zhì)含量是否與其牌號(hào)相符。然而，目前市場上在對汽車燃用油的的檢測方面存在以下問題(1)目前對汽車燃用油的檢測設(shè)備體積較大，只適合石油生產(chǎn)單位進(jìn)行生產(chǎn)在線檢測和石油經(jīng)營、研究、質(zhì)檢部門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，汽車消費(fèi)者卻不能直接參與汽車燃用油的品質(zhì)檢測，不知道愛車所添加的汽油是否達(dá)到其標(biāo)號(hào)；(2)現(xiàn)有檢測設(shè)備的操作程序繁瑣，價(jià)格昂貴無法推廣，例如目前使用的研究法馬達(dá)法聯(lián)合辛烷值機(jī)、近紅外光譜分析儀等設(shè)備市場售價(jià)在十幾到上百萬不等，檢測時(shí)需要單取樣品，使用過程復(fù)雜，非專業(yè)人員難以操作；(3)汽車的制造與設(shè)計(jì)也缺少對燃用油的辛烷值和十六烷值等物質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)檢測系統(tǒng)與功能。由于石油產(chǎn)品市場的不正當(dāng)競爭和不規(guī)范經(jīng)營，常有因汽車燃用油不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致?lián)p害汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的事件，進(jìn)而損害了消費(fèi)者的利益。
本發(fā)明的目的是針對上述幾個(gè)問題，提供一種小型人用車用近紅外光感應(yīng)式石油制品的辛烷值、十六烷值等物質(zhì)含量的檢測儀器，該儀器使用時(shí)無需取樣，無需接觸，可供專業(yè)和非專業(yè)人員隨時(shí)隨地操作，體積小，重量輕，攜帶、保管方便，檢測快捷準(zhǔn)確，造價(jià)低廉，即可加載到汽車的電路和儀表盤，又可以隨時(shí)供汽車駕駛員對所加燃用油的辛烷值或十六烷值等物質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行核測，這樣既便于汽車消費(fèi)者愛車維權(quán)，又對建造綠色健康的燃用油市場起到監(jiān)管和促進(jìn)作用。
為達(dá)到上訴的目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案如圖1所示，本發(fā)明包括主動(dòng)紅外光源、光處理器、測樣探頭、檢測器、數(shù)據(jù)處理控制器、顯示器共六大部分組成。其依據(jù)原理為近紅外光譜技術(shù)可以作為汽油、柴油等石油產(chǎn)品的品質(zhì)檢測，這已取得共識(shí)。近紅外光譜區(qū)(800～2500nm)的光譜有3個(gè)重要的特征(1)僅有x-H基團(tuán)(X＝C、O、S、N、P)產(chǎn)生吸收；(2)由于不同的C-H鍵振動(dòng)存在不同的非諧振性常數(shù)，各基團(tuán)的近紅外吸收譜帶較基頻區(qū)分離得好；(3)吸收強(qiáng)度隨譜帶級(jí)次的增加而迅速減小。根據(jù)上述特性，我們使用經(jīng)分光處理器處理的主動(dòng)紅外光通過測樣探頭照射檢測品，再通過檢測探頭、檢測器采集帶有檢測品信號(hào)的反射或透射光，然后由數(shù)據(jù)控制處理器來分析石油產(chǎn)品的待測成分(辛烷值、十六烷值等物質(zhì))，并通過顯示器將檢測數(shù)據(jù)顯示出來，從而得到石油的品質(zhì)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，上述的主動(dòng)近紅外光源采用溴鎢燈或者發(fā)光二級(jí)管，由其提供近紅外光；上述的光處理器是采用濾光片或光柵或干涉儀或聲光調(diào)制濾光器，對近紅外射光進(jìn)行選擇過濾，以便通過測樣探頭的光信號(hào)更明確；上述的測樣探頭由光纖和透鏡構(gòu)成，按其功能分為發(fā)光探頭A和吸光探頭B，其功能是負(fù)責(zé)近紅外光信號(hào)的完整傳遞；上述的檢測器是采用光敏元件或電荷藕合器件(CCD)構(gòu)成，其作用是將通過測樣探頭獲取的近紅外光與樣品作用后攜帶樣品信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或數(shù)據(jù)圖像，并通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器完成信息的A/D轉(zhuǎn)換，再通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器以數(shù)字信號(hào)形式輸出，上述的檢測器也可通過使用近紅外成像CCD來獲得由主動(dòng)近紅外光源照射樣本后的反射圖像或透射圖像，再通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器將相應(yīng)圖像的灰度值對比分析后以數(shù)字信號(hào)形式輸出；上述的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)是由對近紅外光源、光處理器、測樣探頭、成像或數(shù)字電路以及數(shù)字信號(hào)分析的的軟件和相關(guān)的硬件設(shè)備構(gòu)成，其功能是控制儀器各部分的工作狀態(tài)、設(shè)定光譜采集的有關(guān)數(shù)據(jù)并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定性定量分析；上述的顯示器采用液晶顯示，是將數(shù)據(jù)控制器的分析結(jié)果以數(shù)字形式顯示。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的識(shí)別系統(tǒng)的主框圖如圖2所示虛框表明識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行前的模型學(xué)習(xí)部分。學(xué)習(xí)是離線的，通過大量的數(shù)據(jù)采集、分析，提取出能反映各個(gè)不同標(biāo)號(hào)的汽油或柴油等石油產(chǎn)品近紅外光譜特征曲線的具體特點(diǎn)的數(shù)值特征，建立各標(biāo)號(hào)汽油、柴油在這些數(shù)值特征上的隸屬函數(shù)，形成汽油、柴油類型的模糊模式樣本庫。
1.特征提取與隸屬函數(shù)的建立通過對采集到的檢測樣本的反射或透射紅外光數(shù)字化曲線或近紅外圖像進(jìn)行分析，從中提取出能反映出石油產(chǎn)品品質(zhì)類型特點(diǎn)的一些數(shù)值特征，用這些數(shù)值特征上的模糊集合來描述汽油的特點(diǎn)。
建立隸屬函數(shù)的具體步驟如下(以汽油為例)設(shè)已采集到某一標(biāo)號(hào)汽油的反射光數(shù)字曲線的2n個(gè)樣本，它們在選定的特征上的值分別為x1，x2，…，x2n。將這2n個(gè)數(shù)據(jù)依從小到大的順序排列y1＜y2＜…＜y2n依次從前后各取一數(shù)配對形成閉區(qū)間，共形成n個(gè)閉區(qū)間，它們組成如下的閉區(qū)間套〔y1，y2n〕_〔y2，y2n-1〕_…_〔yn，yn+1〕由這些閉區(qū)間定義該汽油樣本在選定的特征上的隸屬函數(shù)A如下對任一實(shí)數(shù)x，若有k個(gè)區(qū)間包含x，則x的隸屬度為，A(x)＝k/n。

表1 93#汽油的反射吸光度特征表1列出了93#汽油的反射特征曲線的8個(gè)樣本的最大吸光度值。據(jù)此建立的93#汽油的反射吸光度特征的隸屬函數(shù)如圖3所示。
2.汽油特征的表示方法在一般的模式識(shí)別中，對每一個(gè)特征都不加區(qū)分地應(yīng)用于所有的樣本類中，這使得在識(shí)別算法和參數(shù)調(diào)整等方面增加了大量不必要的開銷。依據(jù)人的識(shí)別經(jīng)驗(yàn)，要識(shí)別一類汽油時(shí)，不一定要細(xì)致地考察樣本的所有特征。本文使用了特征分離的方法，針對每一類汽油的具體特點(diǎn)，選擇最能反映該類汽油的一組特征，依據(jù)這組特征來識(shí)別該類汽油。
在進(jìn)行模糊模式識(shí)別時(shí)，每一類汽油的具體特點(diǎn)采用模糊產(chǎn)生式規(guī)則的方式表達(dá)，其規(guī)則的表示形式如下如果汽油在特征f1上具有模糊值A(chǔ)1，且在特征f2上具有模糊值A(chǔ)2，………………………………且在特征fn上具有模糊值A(chǔ)n，則該汽油屬于類型S記為S＝A1/f1∧A2/f2∧…∧An/fn在實(shí)際的分類中，由于汽油類型的復(fù)雜性，還會(huì)遇到如下的情況如果汽油在特征f1上具有模糊值A(chǔ)1，或在特征f2上具有模糊值A(chǔ)2，則該汽油屬于類型S
記為S＝A1/f1∨A2/f2也有更為復(fù)雜的情況，如S＝A1/f1∧(A2/f2∨A3/f3)S＝(A1/f1∧A2/f2)∨(A3/f3∧A4/f4)3.模糊分類方法經(jīng)過對大量樣本進(jìn)行分析和特征提取后，即可建立汽油類別的知識(shí)庫，并依據(jù)此知識(shí)庫對汽油進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別。在應(yīng)用中，依據(jù)知識(shí)庫，計(jì)算出待識(shí)汽油對每一類汽油的隸屬度，依據(jù)最大隸屬原則進(jìn)行模糊判決。識(shí)別流程如圖4所示。
設(shè)模式庫中有汽油樣本Sm，Sn，它們的邏輯表達(dá)式為Sm＝A1/f1∧A2/f2Sn＝B1/f1∨B2/f2對于待識(shí)樣本x，用下式要求它對模式Sm，Sn的隸屬度Sm(x)＝A1(f1(x))∧A2(f2(x))Sn(x)＝B1(f1(x))∨B2(f2(x))其中，fi(x)表示樣本x的特征i的值，Si(x)表示樣本x關(guān)于汽油Si的隸屬度。
設(shè)S1，S2，…，Sn是庫中全部的汽油類別，當(dāng)待識(shí)別樣本對n個(gè)模式的隸屬度都求出后，即可用最大隸屬原則進(jìn)行判決。即，求Sk，使得
Sk(x)＝max{S1(x)，S2，…，Sn(x)}λ是預(yù)先設(shè)定的一閾值。如果Sk(x)＞λ，則判定待識(shí)樣本是汽油Sk，否則，認(rèn)為輸入信號(hào)不清楚，或不屬于已知的汽油類別，作出拒識(shí)處理。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所檢測的石油制品是指汽車燃用的汽油、柴油，所檢測的物質(zhì)包括辛烷值、十六烷值、苯等物質(zhì)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的主動(dòng)紅外光源采用溴鎢燈或者發(fā)光二級(jí)管。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的光處理器是采用濾光片或光柵或干涉儀或聲光調(diào)制濾光器中的一種或其中兩種或兩種以上的組合。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的測樣探頭包括發(fā)光探頭A和吸光探頭B，所述的射光探頭A和吸光探頭B是旋轉(zhuǎn)可調(diào)的，而且兩者之間有可調(diào)的光軸夾角，該夾角可調(diào)范圍為0～180度。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的檢測器是采用光敏元件或電荷藕合器件(CCD)構(gòu)成，采取單通道或者多通道或者采用模糊數(shù)學(xué)成像等檢測方式。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的近紅外光區(qū)域包括700nm～2500nm。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的工作環(huán)境條件包括溫度范圍是-10℃～35℃；濕度范圍是0～80％。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的汽油辛烷值測量范圍是60～105，精度為正負(fù)0.1％～正負(fù)1％；柴油十六烷值測量范圍是40～60，精度為正負(fù)0.1％～正負(fù)1％。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明具有以下技術(shù)效果使用分光處理器處理主動(dòng)紅外光源的發(fā)射光，可以截掉低波長光，有選擇地讓近紅外光通過；采用測樣探頭照射檢測品，由于測樣探頭有光軸夾角可調(diào)的發(fā)光探頭A和吸光探頭B組成，可以不接觸和單取樣品即可獲得近紅外光通過待測物品后的變化信息；本發(fā)明的檢測探頭、檢測器可以采集帶有檢測品信號(hào)的反射或透射光，并把帶有檢測品信號(hào)的反射或透射光變?yōu)榭晒?shù)據(jù)處理器分析的數(shù)據(jù)圖像；然后再由數(shù)據(jù)控制處理器來分析石油產(chǎn)品的待測成分(辛烷值、十六烷值等物質(zhì))，并通過顯示器將檢測數(shù)據(jù)顯示出來，從而得到石油的品質(zhì)。


圖1為本發(fā)明近紅外光石油產(chǎn)品檢測器的構(gòu)造原理2為汽油品質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3為93#汽油的反射吸光度特征的隸屬函數(shù)4為汽油識(shí)別流程5為現(xiàn)有近紅外光石油產(chǎn)品分析儀的構(gòu)造原理圖具體實(shí)施方式
參照圖5，現(xiàn)有近紅外光石油產(chǎn)品分析儀的構(gòu)造包括近紅外光源、分光器、測樣器件、檢測器、數(shù)據(jù)處理控制器、打印機(jī)器六部分；現(xiàn)有近紅外光源采用溴鎢燈或者發(fā)光二級(jí)管，由其提供近紅外光；現(xiàn)有的分光器是采用濾光片或光柵或干涉儀或聲光調(diào)制濾光器，對近紅外射光進(jìn)行選擇過濾；現(xiàn)有的檢測器是采用光敏元件或電荷藕合器件(CCD)構(gòu)成，其作用是獲取近紅外光通過樣品的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或數(shù)據(jù)，并通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器完成信息的A/D轉(zhuǎn)換，再通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器以數(shù)字信號(hào)形式輸出；現(xiàn)有的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)是由儀器控制、采譜和光譜處理分析等相關(guān)的軟、硬件設(shè)備構(gòu)成，其功能是控制儀器各部分的工作狀態(tài)、設(shè)定光譜采集的有關(guān)數(shù)據(jù)并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定性定量分析；現(xiàn)有的打印機(jī)，是將數(shù)據(jù)控制器的分析結(jié)果打印出來。
參照圖1，本發(fā)明由近紅外光源、光處理器、測樣探頭、檢測器、數(shù)據(jù)處理控制器、顯示器組成。本發(fā)明的近紅外光源采用溴鎢燈或者發(fā)光二級(jí)管，由其提供近紅外光；本發(fā)明的光處理器是采用濾光片或光柵或干涉儀或聲光調(diào)制濾光器，對近紅外射光進(jìn)行選擇過濾，以便通過測樣探頭的光信號(hào)更明確；本發(fā)明的測樣探頭由光纖和透鏡構(gòu)成，按其功能分為發(fā)光探頭A和吸光探頭B，其功能是負(fù)責(zé)近紅外光信號(hào)的完整傳遞；本發(fā)明的檢測器是采用光敏元件或電荷藕合器件(CCD)構(gòu)成，其作用是將通過測樣探頭獲取的近紅外光與樣品作用后攜帶樣品信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或數(shù)據(jù)圖像，并通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器完成信息的A/D轉(zhuǎn)換，再通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器以數(shù)字信號(hào)形式輸出，本發(fā)明的檢測器也可通過使用近紅外成像CCD來獲得由主動(dòng)近紅外光源照射樣本后的反射圖像或透射圖像，再通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器將相應(yīng)圖像的灰度值對比分析后以數(shù)字信號(hào)形式輸出；本發(fā)明的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)是由對近紅外主動(dòng)光源、光處理器、測樣探頭、成像或數(shù)字電路以及數(shù)字信號(hào)分析的的軟件和相關(guān)的硬件設(shè)備構(gòu)成，其功能是控制儀器各部分的工作狀態(tài)、設(shè)定光譜采集的有關(guān)數(shù)據(jù)并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定性定量分析；本發(fā)明的顯示器采用液晶顯示，是將數(shù)據(jù)控制器的分析結(jié)果以數(shù)字形式顯示，從而直觀得知待測物品的品質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種袖珍型人車多用近紅外光石油產(chǎn)品檢測器，本發(fā)明包括主動(dòng)近紅外光源、光處理器、測樣探頭、檢測器、數(shù)據(jù)處理控制器、顯示器共六大部分組成。其特征在于該產(chǎn)品可供人車多用、無需取樣、無需接觸產(chǎn)品即可測量石油產(chǎn)品的品質(zhì)并顯示所測量的產(chǎn)品品質(zhì)是否達(dá)標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利1的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于使用分光處理器對主動(dòng)紅外光進(jìn)行處理，再通過測樣探頭照射檢測品，再通過檢測探頭、檢測器采集帶有檢測品信號(hào)的反射或透射光，然后由數(shù)據(jù)控制處理器來分析石油產(chǎn)品的待測成分(辛烷值、十六烷值等物質(zhì))，并通過顯示器將檢測數(shù)據(jù)顯示出來，從而得到石油的品質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利1、2的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所檢測的石油制品是指汽車燃用的汽油、柴油，所檢測的物質(zhì)包括辛烷值、十六烷值、苯等物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利1的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的主動(dòng)紅外光源采用溴鎢燈或者發(fā)光二級(jí)管。
5.根據(jù)權(quán)利1的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的光處理器是采用濾光片或光柵或干涉儀或聲光調(diào)制濾光器中的一種或其中兩種或兩種以上的組合。
6.根據(jù)權(quán)利1的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的測樣探頭包括發(fā)光探頭和吸光探頭，所述的射光探頭和吸光探頭是旋轉(zhuǎn)可調(diào)的，而且兩者之間有可調(diào)的光軸夾角，該夾角可調(diào)范圍為0～180度。
7.根據(jù)權(quán)利1的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的檢測器是采用光敏元件或電荷藕合器件(CCD)構(gòu)成，采取單通道或者多通道或者采用模糊數(shù)學(xué)成像等檢測方式；上述的檢測器也可通過使用近紅外成像CCD來獲得由主動(dòng)近紅外光源照射樣本后的反射圖像或透射圖像，再通過模數(shù)電路轉(zhuǎn)換器將相應(yīng)圖像的灰度值對比分析后以數(shù)字信號(hào)形式輸出；
8.根據(jù)權(quán)利1、2的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的近紅外光區(qū)域包括700nm～2500nm。
9.根據(jù)權(quán)利1、2的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的工作環(huán)境條件包括溫度范圍是-10℃～35℃；濕度范圍是0～80％。
10.根據(jù)權(quán)利1、2的要求，一種袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器其特征在于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別原理為先將與待識(shí)油品作用后的近紅外光的信息作預(yù)處理，再將待識(shí)油品的信息特征提取出來，根據(jù)建立的隸屬函數(shù)計(jì)算其隸屬度，然后將隸屬度與模式樣本庫對比，最后運(yùn)用模糊判決得出識(shí)別結(jié)果。識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行之前，通過大量的數(shù)據(jù)采集、分析，提取出能反映各個(gè)不同標(biāo)號(hào)的汽油或柴油等石油產(chǎn)品近紅外光譜特征曲線的具體特點(diǎn)的數(shù)值特征，建立各標(biāo)號(hào)汽油、柴油在這些數(shù)值特征上的隸屬函數(shù)，形成汽油、柴油類型的模糊模式樣本庫。(1)、特征提取與隸屬函數(shù)的建立通過對采集到的檢測樣本的反射或透射紅外光數(shù)字化曲線或近紅外圖像進(jìn)行分析，從中提取出能反映出石油產(chǎn)品品質(zhì)類型特點(diǎn)的一些數(shù)值特征，用這些數(shù)值特征上的模糊集合來描述汽油的特點(diǎn)。建立隸屬函數(shù)的具體步驟如下(以汽油為例)設(shè)已采集到某一標(biāo)號(hào)汽油的反射光數(shù)字曲線的2n個(gè)樣本，它們在選定的特征上的值分別為x1，x2，…，x2n。將這2n個(gè)數(shù)據(jù)依從小到大的順序排列y1＜y2＜…＜y2n依次從前后各取一數(shù)配對形成閉區(qū)間，共形成n個(gè)閉區(qū)間，它們組成如下的閉區(qū)間套〔y1，y2n〕_〔y2，y2n-1〕_…_〔yn，yn+1〕由這些閉區(qū)間定義該汽油樣本在選定的特征上的隸屬函數(shù)A如下對任一實(shí)數(shù)x，若有k個(gè)區(qū)間包含x，則x的隸屬度為，A(x)＝k/n。
表1 93#汽油的反射吸光度特征表1列出了93#汽油的反射特征曲線的8個(gè)樣本的最大吸光度值。據(jù)此建立的93#汽油的反射吸光度特征的隸屬函數(shù)。(2)、汽油特征的表示方法在一般的模式識(shí)別中，對每一個(gè)特征都不加區(qū)分地應(yīng)用于所有的樣本類中，這使得在識(shí)別算法和參數(shù)調(diào)整等方面增加了大量不必要的開銷。依據(jù)人的識(shí)別經(jīng)驗(yàn)，要識(shí)別一類汽油時(shí)，不一定要細(xì)致地考察樣本的所有特征。本文使用了特征分離的方法，針對每一類汽油的具體特點(diǎn)，選擇最能反映該類汽油的一組特征，依據(jù)這組特征來識(shí)別該類汽油。在進(jìn)行模糊模式識(shí)別時(shí)，每一類汽油的具體特點(diǎn)采用模糊產(chǎn)生式規(guī)則的方式表達(dá)，其規(guī)則的表示形式如下如果汽油在特征f1上具有模糊值A(chǔ)1，且在特征f2上具有模糊值A(chǔ)2，………………………………且在特征fn上具有模糊值A(chǔ)n，則該汽油屬于類型S記為S＝A1/f1∧A2/f2∧…∧An/fn在實(shí)際的分類中，由于汽油類型的復(fù)雜性，還會(huì)遇到如下的情況如果汽油在特征f1上具有模糊值A(chǔ)1，或在特征f2上具有模糊值A(chǔ)2，則該汽油屬于類型S記為S＝A1/f1∨A2/f2也有更為復(fù)雜的情況，如S＝A1/f1∧(A2/f2∨A3/f3)S＝(A1/f1∧A2/f2)∨(A3/f3∧A4/f4)(3)、模糊分類方法經(jīng)過對大量樣本進(jìn)行分析和特征提取后，即可建立汽油類別的知識(shí)庫，并依據(jù)此知識(shí)庫對汽油進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別。在應(yīng)用中，依據(jù)知識(shí)庫，計(jì)算出待識(shí)汽油對每一類汽油的隸屬度，依據(jù)最大隸屬原則進(jìn)行模糊判決。其識(shí)別流程為先將待識(shí)樣本進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行特征抽取、分離，根據(jù)特征分離結(jié)果計(jì)算各隸屬度，再將各隸屬度與多種模式進(jìn)行對比和模糊判決，進(jìn)而得出識(shí)別結(jié)果。設(shè)模式庫中有汽油樣本Sm，Sn，它們的邏輯表達(dá)式為Sm＝A1/f1∧A2/f2Sn＝B1/f1∨B2/f2對于待識(shí)樣本x，用下式要求它對模式Sm，Sn的隸屬度Sm(x)＝A1(f1(x))∧A2(f2(x))Sn(x)＝B1(f1(x))∨B2(f2(x))其中，fi(x)表示樣本x的特征i的值，Si(x)表示樣本x關(guān)于汽油Si的隸屬度。設(shè)S1，S2，…，Sn是庫中全部的汽油類別，當(dāng)待識(shí)別樣本對n個(gè)模式的隸屬度都求出后，即可用最大隸屬原則進(jìn)行判決。即，求Sk，使得Sk(x)＝max{S1(x)，S2，…，Sn(x)}λ是預(yù)先設(shè)定的一閾值。如果Sk(x)＞λ，則判定待識(shí)樣本是汽油Sk，否則，認(rèn)為輸入信號(hào)不清楚，或不屬于已知的汽油類別，作出拒識(shí)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人車多用、無需取樣、無需接觸式袖珍型近紅外光石油產(chǎn)品檢測器，本發(fā)明包括主動(dòng)紅外光源、光處理器、測樣探頭、檢測器、數(shù)據(jù)處理控制器、顯示器共六大部分組成。使用經(jīng)分光處理器處理的主動(dòng)紅外光通過測樣探頭照射檢測品，再通過檢測探頭、檢測器采集帶有檢測品信號(hào)的反射或透射光，然后由數(shù)據(jù)控制處理器來分析石油產(chǎn)品的待測成分(辛烷值、十六烷值等物質(zhì))，并通過顯示器將檢測數(shù)據(jù)顯示出來，從而得到石油的品質(zhì)。
文檔編號(hào)G01N21/01GK1624455SQ20041007440
公開日2005年6月8日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者侯兆坤, 朱由康 申請人:朱由康, 侯兆坤