本發(fā)明涉及土建工程應(yīng)用的，尤其涉及一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，通過對瀝青關(guān)鍵性能的評價，可以對瀝青材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測和控制。確保瀝青符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和可靠，而紅外光譜檢測技術(shù)在瀝青關(guān)鍵性能評價上具有重要意義，可以為瀝青材料的生產(chǎn)、質(zhì)量控制、性能改進(jìn)和環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)和支持。

2、但是傳統(tǒng)的評價方式，在數(shù)據(jù)采集是沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，直接影響到后續(xù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，且傳統(tǒng)的分析方式一般將獲取數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行比較，但是其自動化應(yīng)用能力較差，無法快速對新樣品進(jìn)行快速準(zhǔn)確分析。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：該方法包括以下步驟：

4、s1：樣品采集，即采集不同來源的瀝青樣品，確保樣品的代表性和多樣性；

5、s2：樣品處理，對采集到的樣品進(jìn)行研磨、均質(zhì)處理，完成對瀝青樣品的樣品制備過程；

6、s3：紅外光譜檢測，利用紅外光譜儀對樣品進(jìn)行掃描并獲取紅外光譜數(shù)據(jù)；

7、s4：對數(shù)據(jù)預(yù)處理，對紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理方式包括：去除干擾信號、光譜基線校正；

8、s5：數(shù)據(jù)分析，利用化學(xué)信息處理軟件對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立定量分析模型，評價瀝青的關(guān)鍵性能參數(shù)。

9、作為本發(fā)明所述一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述樣品采集的方式為：利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行瀝青樣品的采集，通過飛行路徑的規(guī)劃，可以確保覆蓋不同類型的路段和地理位置，再在無人機(jī)掃描的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，確定好采集路段和地理位置進(jìn)行標(biāo)記后，由工作人員去標(biāo)記點實地采集硬質(zhì)瀝青樣品，獲取更具代表性的樣品。

10、作為本發(fā)明所述一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述s2過程中，去除干擾信號的方法為：

11、s41：針對不同類型的干擾信號，通過實驗或文獻(xiàn)調(diào)研確定可能存在的干擾來源；

12、s22：利用matlab或origin數(shù)據(jù)處理軟件，在頻譜圖上對干擾信號進(jìn)行定位和識別；

13、s23：根據(jù)干擾信號的特點，選取合適的濾波算法如：小波變換或傅里葉變換，對干擾信號進(jìn)行濾波處理；

14、s24：調(diào)試濾波器參數(shù)，包括：濾波類型、截止頻率，以最大程度減少干擾信號對光譜數(shù)據(jù)的影響。

15、作為本發(fā)明所述一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述s2過程中，光譜基線校正的方法為：

16、s411：在原始光譜數(shù)據(jù)中識別和記錄基線漂移，通?；€漂移呈線性或非線性趨勢；

17、s412：通過多項式擬合的方法基線漂移進(jìn)行校正。

18、作為本發(fā)明所述一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述多項式擬合方法進(jìn)行基線校正的方法步驟為：

19、s4121：獲取原始紅外光譜波數(shù)和吸光度值，確定需要進(jìn)行基線校正的波數(shù)范圍；

20、s4122：確定多項式擬合模型，包括：一次多項式即為線性擬合、二次多項式為擬合二次曲線、三次多項式為擬合三次曲線；

21、s4122：確定基線校正的參考點，在平坦區(qū)域內(nèi)選擇幾個波數(shù)點作為參考點。利用擬定的多項式擬合模型，在參考點上進(jìn)行擬合，得到擬合曲線；

22、s4123：將擬合曲線與原始光譜數(shù)據(jù)相減，得到去除基線后的校正光譜數(shù)據(jù)；

23、s4124：對于所選的多項式擬合模型，根據(jù)實際情況調(diào)整擬合的階數(shù)，以達(dá)到最佳的基線校正效果。

24、作為本發(fā)明所述一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述s5過程中，采用支持向量回歸作為建模工具，使用核函數(shù)來映射數(shù)據(jù)到高維空間進(jìn)行回歸分析，其定量分析模型表達(dá)式為：

25、

26、其中，y為輸出，表示化學(xué)成分的數(shù)值結(jié)果，xi為訓(xùn)練樣本中的波數(shù)和吸光度值向量；x為輸入樣本的波數(shù)和吸光度值向量；α1為支持向量的系數(shù)；k為核函數(shù)，用于將樣本映射到高維空間，b為偏置項；

27、其中核函數(shù)k的表達(dá)式為：

28、

29、其中，x通常代表第一個輸入向量，即在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的一個樣本；

30、x'通常代表第二個輸入向量，用于與第一個輸入向量進(jìn)行比較或計算。

31、作為本發(fā)明所述一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述定量分析模型模型訓(xùn)練方法為：收集包含波數(shù)和吸光度值的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并將其作為模型的輸入；在訓(xùn)練過程中，利用核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維特征空間，分析其非線性關(guān)系；通過調(diào)整定量分析模型的參數(shù)，即核函數(shù)類型來最小化預(yù)測誤差。

32、應(yīng)用于上述基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的性能評價系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下功能模塊：

33、無人機(jī)樣品采集模塊，利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行瀝青樣品的采集，通過飛行路徑的規(guī)劃，并確定好采集路段和地理位置進(jìn)行標(biāo)記；

34、紅外光譜檢測檢測模塊，利用紅外光譜儀對樣品進(jìn)行掃描并獲取紅外光譜數(shù)據(jù)；

35、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，對紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去除干擾信號、光譜基線校正的處理；

36、數(shù)據(jù)分析模塊，利用化學(xué)信息處理軟件對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立定量分析模型，評價瀝青的關(guān)鍵性能參數(shù)。

37、本發(fā)明的有益效果：

38、1、本發(fā)明定量分析模型可以根據(jù)實際樣品的特性建立，更加個性化，適用于不同樣品的評估，可以進(jìn)行自動化應(yīng)用，對新樣品進(jìn)行快速準(zhǔn)確的定量分析，且模型具有更高的靈活性和學(xué)習(xí)能力，能夠更好地捕捉數(shù)據(jù)中的復(fù)雜特征和非線性關(guān)系，從而提高紅外光譜數(shù)據(jù)處理和化學(xué)成分預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性。

39、2、本發(fā)明通過對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，成功去除基線，保留吸收峰的形狀和特征，并且可以對校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析，如峰面積計算、峰高度比較等，以評估基線校正效果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于：所述樣品采集的方式為：利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行瀝青樣品的采集，通過飛行路徑的規(guī)劃，可以確保覆蓋不同類型的路段和地理位置，再在無人機(jī)掃描的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，確定好采集路段和地理位置進(jìn)行標(biāo)記后，由工作人員去標(biāo)記點實地采集硬質(zhì)瀝青樣品，獲取更具代表性的樣品。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于：所述s4過程中，去除干擾信號的方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于：所述s4過程中，光譜基線校正的方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于：所述多項式擬合方法進(jìn)行基線校正的方法步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于：所述s5過程中，采用支持向量回歸作為建模工具，使用核函數(shù)來映射數(shù)據(jù)到高維空間進(jìn)行回歸分析，其定量分析模型表達(dá)式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，其特征在于：所述定量分析模型模型訓(xùn)練方法為：收集包含波數(shù)和吸光度值的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并將其作為模型的輸入；在訓(xùn)練過程中，利用核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維特征空間，分析其非線性關(guān)系；通過調(diào)整定量分析模型的參數(shù)，即核函數(shù)類型來最小化預(yù)測誤差。

8.一種應(yīng)用于權(quán)利要求7所述的基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法的性能評價系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括以下功能模塊：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于紅外光譜檢測技術(shù)的瀝青關(guān)鍵性能評價方法，涉及土建工程應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括以下步驟：樣品采集，即采集不同來源的瀝青樣品，確保樣品的代表性和多樣性；樣品處理，對采集到的樣品進(jìn)行研磨、均質(zhì)處理；紅外光譜檢測，利用紅外光譜儀對樣品進(jìn)行掃描并獲取紅外光譜數(shù)據(jù)；對數(shù)據(jù)預(yù)處理，對紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；數(shù)據(jù)分析，利用化學(xué)信息處理軟件對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立定量分析模型，評價瀝青的關(guān)鍵性能參數(shù)。本發(fā)明通過對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，成功去除基線，保留吸收峰的形狀和特征，并且可以對校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析，如峰面積計算、峰高度比較等，以評估基線校正效果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：翁輝,涂杰文,王安娜,徐雷,蔣宇飛,陳杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江交投高速公路建設(shè)管理有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21