留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

连续投影算法的润滑油中含水量近红外光谱的分析

陈彬,  刘阁,  张贤明

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2013 >  42(12): 3168-3174
陈彬, 刘阁, 张贤明. 连续投影算法的润滑油中含水量近红外光谱的分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3168-3174.
引用本文: 陈彬, 刘阁, 张贤明. 连续投影算法的润滑油中含水量近红外光谱的分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3168-3174.
shu
Chen Bin, Liu Ge, Zhang Xianming. Analysis on near infrared spectroscopy of water content in lubricating oil using successive projections algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3168-3174.
Citation: Chen Bin, Liu Ge, Zhang Xianming. Analysis on near infrared spectroscopy of water content in lubricating oil using successive projections algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3168-3174.
shu

连续投影算法的润滑油中含水量近红外光谱的分析

  • 1.

    重庆工商大学 废油资源化技术与装备教育部工程研究中心,重庆 400067

基金项目: 

国家自然科学基金（51375516）;重庆市自然科学基金（cstc2011jjA90001）;重庆市教育科学技术研究（KJ120721）;重庆工商大学博士基金（1152001）;重庆高校优秀成果转化项目（KJZH11211）

详细信息
    作者简介:

    陈彬（1972-），男，副教授，博士，主要从事油液污染控制技术研究。Email：hustchb@163.com

  • 中图分类号: O657.33

Analysis on near infrared spectroscopy of water content in lubricating oil using successive projections algorithm

  • 1.

    Engineering Research Centre for Waste Oil Recovery Technology and Equipment,Ministry of Education,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 40006,China

  • 摘要: 应用近红外光谱技术结合连续投影算法（SPA）实现了油中含水量的分析。对57个油样进行光谱扫描，通过比较不同预处理方法，以相关系数（R）和均方根误差（RMSE）作为模型评价指标，建立油中含水量预测的全波段偏最小二乘法（PLS）模型。同时应用SPA提取有效波长，作为PLS的输入变量，建立了SPA-PLS模型。结果表明经连续投影算法提取24个特征波长建立的模型，所用变量数仅占全波段的 4.68%，SPA-PLS优于全波段的PLS模型，其对验证集样本进行预测的相关系数和均方根误差分别为0.994 4和5.455 110-5，获得了满意的预测精度。说明应用光谱技术检测油中含水量是可行的，并能获得满意的预测精度，为进一步应用光谱技术进行油中其他污染物的在线监测提供了新的方法。
    Abstract: Near infrared (NIR) spectroscopy combined with successive projections algorithm (SPA) was investigated for determination of water content in oil. A total of 57 oil samples were scanned, the correlation coefficient (R) and root mean square error (RMSE) were used as the model evaluation indices, the full-spectrum partial least squares (PLS) model was developed for the prediction of water content in oil after the performance comparison of different pretreatments. Simultaneously, successive projections algorithm was applied for the extraction of effective wavelengths, the selected effective wavelengths were used as the inputs of partial least squares (PLS). The results indicated that a total of 24 variables, only 4.68 percent in the full spectrum, selected by SPA are employed to construct the model with 0.994 4 as the correlation coefficient and 5.455 110-5 as the root of mean square error of validation set, PA-PLS model is better than full-spectrum PLS model. An excellent prediction precision was achieved. In conclusion, successive projections algorithm is a powerful way for effective wavelength selection, and it is feasible to determine the water content in oil using near infrared spectroscopy and SPA-PLS, and an excellent prediction precision was obtained. This study supplied a new and alternative approach for further application of near infrared spectroscopy in on-line monitoring of contamination such as water content in oil.
  • [1] Alinezhad K, Hosseini M, Movagarnejad K. Experimental and modeling approach to study separation of water in crude oil emulsion under non-uniform electrical field[J]. Korean Journal of Chem Eng, 2010, 27(1): 198-205.
    [2] Harvey T J, Wood R J K, Powrie H E G. Electrostatic wear monitoring of rolling element bearings[J]. Wear, 2007, 263(7-12): 1492-1501.
    [3] Gebarin S K, Fitch J. Determining proper oil and filter change intervals: can onboard automotive sensors[J]. Practicing Oil Analysis Magazine, 2004, 5590(8): 17-23.
    [4] Tao S H. Oil analysis and machine condition monitoring oil quality as an integral quantity[J]. IEEE Journal, 2000, 6: 449-455.
    [5] Yan L A D, Drozhzhin A P, Korobeǐnikov S M, et al. Detecting microbubbles in transformer oil [J]. Technical Physics Letters, 2008, 34(9): 768-770.
    [6] Chen Xiangguang, Xue Jincheng, Fu Ruonong. Study on computation technique in real time to dynamic oil quantity and measurement in online to water content ratio of crude oil tanks[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2000, 21(6): 569-574. (in Chinese) 陈祥光, 薛锦诚, 傅若农. 储罐原油含水率在线测量及动态油量计量技术的研究[J]. 仪器仪表学报, 2000, 21(6): 569-574.
    [7] Bi Weihong, Tang Yuju, Li Chao. Pipeline oil and water content of near-infrared spectrometer line detection technology[C]//Chinese Optical Society Conference, 2004: 104-107. (in Chinese) 毕卫红, 唐予军, 李超. 输油管道油和水含量的近红外光谱仪在线检测技术[C]//中国光学学会学术会议, 2004: 104-107.
    [8] Yuan Yueming, Xiong Wei, Fang Yonghua, et al. Modeling analysis of detection of oil spills on water by differential polarization FTIR spectrometry[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(3): 408-412. (in Chinese) 袁越明, 熊伟, 方勇华, 等. 差分偏振 FTIR 光谱法探测水面溢油污染的模型分析[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(3): 408-412.
    [9] Xuan Yimin, Han Yuge. Control technology based on the spectral characteristics of the micro- structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(1): 36-40. (in Chinese) 宣益民, 韩玉阁. 基于微结构的光谱特征控制技术[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(1): 36-40.
    [10] Balabin R M, Safieva R Z, Lomakina E I. Support vector machine regression (SVR/LS-SVM)—an alternative to neural networks (ANN) for analytical chemistry-Comparison of nonlinear methods on near infrared (NIR) spectroscopy data [J]. Analyst, 2011, 136(8): 1703-1712.
    [11] Araújo M C U, Saldanha T C B, Galvāo R K H, et al. The successive projections algorithm for variable selection in spectroscopic multicomponent analysis[J]. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2001, 57(2): 65-73.
    [12] Dong Hongjun,Yan Shihua. Spaceborne laser warning system false alarm source radiation characteristics analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(9): 238-241. (in Chinese) 董红军, 严世华. 星载激光告警系统虚警源辐射特性分析[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(9): 238-241.
  • [1] 史屹君, 武鸿涛, 刘文皓, 苏子博, 刘洋.  近红外光谱吸收技术的无线电子鼻设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210374-1-20210374-6. doi: 10.3788/IRLA20210374
    [2] 姚文明, 邓力华, 田玉冰, 常奥磊, 王鹏, 陈建生, 檀慧明, 高静.  高转换效率单谐振连续波近红外光学参量振荡器 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210654-1-20210654-7. doi: 10.3788/IRLA20210654
    [3] 赵雨时, 贺文俊, 刘智颖, 付跃刚.  光谱维编码中红外光谱成像系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210700-1-20210700-9. doi: 10.3788/IRLA20210700
    [4] 张运轲, 任登凤, 韩玉阁, 李继源.  基于连续投影算法提取特征波长的空中目标参考光谱选取 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200250-1-20200250-11. doi: 10.3788/IRLA20200250
    [5] 甘士忠, 肖志涛, 陈雷, 南瑞杰.  基于高阶非线性模型的多目标高光谱图像解混算法 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1026002-1026002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1026002
    [6] 王莹, 刘华, 李金环, 陆子凤, 许家林, 陈斌.  基于DMD的近红外光谱仪的研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 620002-0620002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0620002
    [7] 刘智颖, 高柳絮, 黄蕴涵.  offner型连续变焦中波红外光谱成像系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 718003-0718003(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0718003
    [8] 王静, 丁香乾, 王晓东, 韩凤, 韩冬, 曲晓娜.  基于深度信念网络的烟叶部位近红外光谱分类方法研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 404001-0404001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0404001
    [9] 李博, 徐晓婷, 郑雪晴.  脂肪测量的近红外光谱研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 50-54. doi: 10.3788/IRLA201847.S104003
    [10] 王安静, 方勇华, 李大成, 崔方晓.  基于物理模型的污染云团红外光谱精细仿真 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 104002-0104002(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0104002
    [11] 李小路, 李昀晔, 谢鑫浩, 徐立军.  基于叶片含水量的激光偏振成像模型研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106004-1106004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106004
    [12] 夏润秋, 王霞, 金伟其, 梁建安, 刘敬.  海面环境中红外偏振成像系统作用距离模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 304007-0304007(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0304007
    [13] 袁卫, 张建奇, 秦玉伟, 冯洋.  近红外光谱区光子晶体禁带与KTP缺陷研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104005-0104005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0104005
    [14] 吴佳彬, 陈云善, 高世杰, 吴志勇.  高精度近红外光斑位置检测模型研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 717001-0717001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0717001
    [15] 陈媛媛, 王志斌, 王召巴.  思维进化蝙蝠算法及其在混合气体红外光谱特征选择中的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 845-851.
    [16] 陈媛媛, 王志斌, 王召巴.  基于改进蝙蝠算法的红外光谱特征选择 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2715-2721.
    [17] 周建民, 蔡莉, 杨君, 符正晴, 胡林海, 李鹏.  PLS的红外无损检测电磁激励的数学模型 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3633-3637.
    [18] 樊书祥, 黄文倩, 张保华, 郭志明, 赵春江.  便携式苹果糖度光谱检测仪的设计与试验 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 219-224.
    [19] 刘明博, 唐延林, 李晓利, 楼佳.  水稻叶片氮含量光谱监测中使用连续投影算法的可行性 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1265-1271.
    [20] 秦玉华, 丁香乾, 宫会丽.  高维特征选择方法在近红外光谱分类中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1355-1359.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  475
  • HTML全文浏览量:  122
  • PDF下载量:  88
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-11
  • 修回日期:  2013-05-12
  • 刊出日期:  2013-12-25

连续投影算法的润滑油中含水量近红外光谱的分析

  • 1. 重庆工商大学 废油资源化技术与装备教育部工程研究中心,重庆 400067
    • 作者简介:

    陈彬（1972-），男，副教授，博士，主要从事油液污染控制技术研究。Email：hustchb@163.com

  • 收稿日期: 2013-04-11
  • 修回日期: 2013-05-12
  • 刊出日期: 2013-12-25
基金项目:

国家自然科学基金（51375516）;重庆市自然科学基金（cstc2011jjA90001）;重庆市教育科学技术研究（KJ120721）;重庆工商大学博士基金（1152001）;重庆高校优秀成果转化项目（KJZH11211）

  • 中图分类号: O657.33

摘要: 应用近红外光谱技术结合连续投影算法（SPA）实现了油中含水量的分析。对57个油样进行光谱扫描，通过比较不同预处理方法，以相关系数（R）和均方根误差（RMSE）作为模型评价指标，建立油中含水量预测的全波段偏最小二乘法（PLS）模型。同时应用SPA提取有效波长，作为PLS的输入变量，建立了SPA-PLS模型。结果表明经连续投影算法提取24个特征波长建立的模型，所用变量数仅占全波段的 4.68%，SPA-PLS优于全波段的PLS模型，其对验证集样本进行预测的相关系数和均方根误差分别为0.994 4和5.455 110-5，获得了满意的预测精度。说明应用光谱技术检测油中含水量是可行的，并能获得满意的预测精度，为进一步应用光谱技术进行油中其他污染物的在线监测提供了新的方法。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (12)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计