基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法及装置与流程

本发明属于脱硝催化剂成分快速检测，具体涉及一种基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法及装置。

背景技术：

1、选择性催化还原（scr）脱硝催化剂广泛应用于燃煤电站、工业锅炉、钢铁、焦化、水泥行业的氮氧化物治理；主流钒钛系scr脱硝催化剂以二氧化钛作为核心载体，并复配钒钨钼活性组分、硅助剂与成型辅料；二氧化钛含量直接决定催化剂机械强度、孔结构、比表面积及活性组分分散水平，是管控催化剂活性与产品稳定性的指标。

2、现阶段二氧化钛常用检测手段包括湿化学滴定、x射线荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱，湿化学法流程冗长、检测耗时、试剂消耗大；大型仪器设备投入高、样品前处理复杂，难以适用于生产线大批量样品快速筛查。近红外光谱检测具备快速无损、高通量、无需化学试剂等优势，但二氧化钛在近红外区间缺少特征强吸收峰，只能利用基体信息间接建模定量。催化剂光谱易受粒度、含水率、装样条件、组分批次差异扰动，引发基线漂移并产生建模伪相关，现有技术未能针对复杂基体构建标准化校正体系，难以有效消除水分、粒度带来的光谱干扰，缺失模型适用域判定与超域样品拒判策略，也未建立校正集迭代更新闭环，模型泛化性能不足，长期运行预测精度持续下降，难以满足工业化场景下脱硝催化剂钛含量稳定精准的快速检测要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法及装置，用以解决现有脱硝催化剂二氧化钛近红外检测技术易受样品粒度、含水率及基体组分差异干扰，缺乏标准化基体正交校正与干扰波段剔除手段，无模型适用域约束与超域样品拒判机制，且未建立校正集迭代更新闭环体系，导致建模易出现伪相关、模型泛化性差、长期检测精度衰减，无法兼顾工业大批量快速筛查与持续检测需求的技术缺陷。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、本技术第一方面，提供了一种基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法，包括:

4、收集多独立批次脱硝催化剂样品，构建包括钛载体、钒钨钼组分以及硅助剂的正交校正集，并采用标准参比法测定各脱硝催化剂样品的二氧化钛干基参考值；

5、统一调控所述正交校正集中脱硝催化剂样品的粒度和含水率，并采用傅里叶近红外光谱仪配积分球采集脱硝催化剂样品的漫反射光谱；

6、利用光谱变异特征剔除所述漫反射光谱中受水分和粒度影响的干扰波段，对剩余漫反射光谱进行处理，并得到预处理光谱；

7、以所述预处理光谱为输入构建二氧化钛多变量定量模型，利用预处理光谱的空间分布划定所述二氧化钛多变量定量模型的适用域判定阈值；

8、获取待测脱硝催化剂样品的原始光谱并通过波段筛选与预处理流程，并采用适用域判定阈值判定待测脱硝催化剂样品的合规性；其中，判定处于适用域阈值内的待测脱硝催化剂样品通过多变量定量模型输出二氧化钛预测值，判定超出适用域阈值内的待测脱硝催化剂样品不予输出定量结果，转入标准参比法，合格待测脱硝催化剂样品并入校正集迭代更新多变量定量模型与适用域判定阈值。

9、进一步地，所述采用标准参比法测定各脱硝催化剂样品的二氧化钛干基参考值，具体包括：

10、对单份脱硝催化剂校正样品至少开展两组独立平行测定，得到对应的二氧化钛含量检测数据；

11、比对同一样品的两组平行测定数据，校验测定偏差是否符合预设重复性指标；

12、在测定偏差满足重复性指标的前提下，对两组检测数据求取平均值，以此作为脱硝催化剂校正样品对应的二氧化钛干基质量分数参考值。

13、进一步地，采用傅里叶近红外光谱仪配积分球采集脱硝催化剂样品的漫反射光谱，具体包括：

14、对单份脱硝催化剂校正样品进行多次重复装样处理，且单一脱硝催化剂校正样品装样采集次数不少于三次，依次采集得到多组原始漫反射光谱数据；

15、在完成单一脱硝催化剂校正样品多组光谱采集作业后，对脱硝催化剂校正样品对应的多组原始漫反射光谱数据进行均值拟合处理，剔除随机装样误差与采集噪声干扰；

16、将拟合得到的平均光谱作为单一脱硝催化剂校正样品的最终漫反射光谱。

17、进一步地，所述对剩余漫反射光谱进行处理，并得到预处理光谱，具体包括：

18、针对剔除干扰波段之后留存的漫反射光谱依次开展散射校正操作，消除样品颗粒散射带来的基线偏移；

19、对完成散射校正的光谱实施导数变换，分离重叠光谱特征并弱化基线漂移干扰；

20、对经过导数变换处理的光谱执行均值中心化处理，统一光谱数据基准，得到脱硝催化剂校正样品对应的预处理光谱。

21、进一步地，利用预处理光谱的空间分布划定所述二氧化钛多变量定量模型适用域判定阈值，具体包括：

22、汇总全部脱硝催化剂校正样品对应的预处理光谱，构建校正集光谱空间分布体系；

23、利用全部校正样品预处理光谱共同形成的光谱空间分布统计特征，计算并确定二氧化钛多变量定量模型对应的适用域判定阈值。

24、进一步地，合格待测脱硝催化剂样品并入校正集迭代更新多变量定量模型与适用域判定阈值，具体包括：

25、将经标准参比法复测判定合格的待测脱硝催化剂样品及其对应的光谱数据、所述二氧化钛干基参考值纳入原有组分正交校正集，扩充校正集样本覆盖范围；

26、基于扩充更新后的正交校正集预处理光谱数据，重新训练拟合二氧化钛多变量定量模型，完成多变量定量模型参数迭代优化；

27、利用更新后的全体校正样品光谱空间分布特征，同步刷新适配迭代后多变量定量模型的适用域判定阈值，实现多变量定量模型与适用域判定阈值的协同更新。

28、本技术第二方面，提供了一种基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测系统，包括：

29、校正集构建模块，用于收集多独立批次脱硝催化剂样品，构建包含钛载体、钒钨钼组分以及硅助剂的正交校正集，并通过标准参比法测定各脱硝催化剂样品的二氧化钛干基参考值；

30、光谱采集预处理模块，用于统一调控正交校正集中脱硝催化剂样品的粒度与含水率，并采用傅里叶近红外光谱仪配积分球采集脱硝催化剂样品的漫反射光谱；利用光谱变异特征剔除所述漫反射光谱中受水分和粒度影响的干扰波段，对剩余漫反射光谱进行处理，并得到预处理光谱；

31、模型与阈值构建模块，用于以所述预处理光谱为输入构建二氧化钛多变量定量模型，利用预处理光谱的空间分布划定所述二氧化钛多变量定量模型的适用域判定阈值；

32、样品合规判定模块，用于获取待测脱硝催化剂样品的原始光谱并通过波段筛选与预处理流程，并采用适用域判定阈值判定待测脱硝催化剂样品的合规性

33、迭代更新模块，用于对判定处于适用域阈值内的待测脱硝催化剂样品通过多变量定量模型输出二氧化钛预测值，判定超出适用域阈值内的待测脱硝催化剂样品不予输出定量结果，转入标准参比法，合格待测脱硝催化剂样品并入校正集迭代更新多变量定量模型与适用域判定阈值。

34、本技术第三方面，提供了一种电子设备，包括：

35、存储器，用于存储计算机程序；

36、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法的步骤。

37、本技术第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法的步骤。

38、本技术第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于基体校正与适用域判定脱硝钛近红外检测方法的步骤。

39、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

40、1、通过构建多组分正交校正集、统一样品粒度与含水率状态、剔除光谱干扰波段、搭建定量模型并配置适用域判定与迭代更新闭环工艺，有效解决传统近红外检测易受样品状态与基体差异干扰、建模伪相关严重、无超域拒判机制、模型无法自适应迭代的技术缺陷，大幅抑制光谱基线漂移问题，规避外推预测失真风险，显著提升定量模型泛化能力，实现脱硝催化剂钛含量大批量、高精度、长期稳定的工业化快速检测。

41、2、通过采用平行测定、偏差校验、均值取值的标准化参比检测流程，规范校正集样品真值获取方式，解决传统单一测试数据误差大、建模基准数据噪声高的技术问题，有效控制参比检测偶然误差传导，保证校正集二氧化钛干基参考值精准度，为多变量定量模型拟合、光谱关联建模及适用域阈值划定提供高质量真值支撑，从数据源头提升脱硝催化剂钛含量定量检测的整体准确性与稳定性。

42、3、通过多次重复装样采集光谱并结合均值拟合处理工艺，解决传统单次装样检测易因装样压实差异、随机采集噪声引发光谱波动的技术缺陷，有效弱化样品装样带来的光谱基线随机扰动，过滤无效采集干扰信息，大幅提升单一样品漫反射光谱的代表性与稳定性，优化建模原始光谱数据质量，降低粒度装样偏差对建模精度的负面影响，为后续精准预处理建模奠定可靠数据基础。

43、4、通过串联散射校正、导数变换、均值中心化多级光谱预处理工艺，分层消除颗粒散射基线偏移、光谱基线漂移与数据基准不统一等问题，解决传统单一光谱处理无法彻底剔除水分、粒度复合干扰、易产生基体伪相关的技术缺陷，有效剥离无效干扰光谱信息、凸显钛含量有效特征光谱，强化光谱数据与二氧化钛含量的真实关联，显著提升模型定量拟合精度。

44、5、通过基于全校正集光谱空间分布统计特征划定模型适用域阈值，解决传统模型无明确适用边界、易对陌生基体样品产生外推误判的技术缺陷，精准界定模型有效预测区间，对超出光谱覆盖范围的待测样品实现有效拒判拦截，杜绝高风险失真预测结果输出，从机制上弥补模型泛化性不足的短板，保障工业检测过程中钛含量判定结果的严谨性与可靠性。

45、6、通过构建合格待测样品扩充校正集、迭代优化模型参数、同步刷新适用域阈值的闭环更新工艺，解决传统定量模型定型后无法适配催化剂配方与工艺变动、长期检测精度持续衰减的技术缺陷，持续拓宽校正集基体覆盖范围、动态优化模型性能与适用边界，实现模型自适应迭代升级，长效保障工业化大批量生产工况下脱硝催化剂钛含量检测的精准性与稳定性。