基于小样本的煤层自然发火烷烃气体的光谱分析

梁运涛^1,2，孙勇^1,3，罗海珠¹，汤晓君⁴，冯文彬¹，王伟¹

1. 煤科集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室2. 中国矿业大学安全工程学院3. 大连理工大学建设工程学部4. 西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室

摘 要：针对煤层自然发火标志气体中烷烃气体吸收光谱交叠严重、定量分析时需要大量样本进行标定的问题,对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷5种气体吸收光谱谱图进行研究,分析了谱线与气体浓度的非线性特性,得出吸收光谱部分谱线具有良好的线性度。采用改进的Tikhonov正则化方法进行了特征变量的提取,建立了分析模型,给出了5种烷烃的测试结果。采用Tensor 27光谱仪在光程为10 cm,扫描次数为8,光谱分辨率为1 cm-1情况下,只需20余组样本即可实现这些气体的高准确度在线分析,所有气体的分辨率优于2×10-6,满足煤层自然发火气体检测要求。

关键词：傅里叶变换红外光谱;光谱分析;自然发火;标志气体;