[发明专利]一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法

权利要求书

1.一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、进行油纸绝缘加速热老化实验，制备不同老化状态的绝缘纸样本；

步骤2、使用近红外光谱仪采集不同老化状态绝缘纸样本的近红外光谱数据，同时采用粘度法检测绝缘纸样本的聚合度；

步骤3、对绝缘纸样本的近红外光谱数据进行标准化处理，以少噪声信号对光谱数据的干扰；

步骤4、采用竞争性自适应权重取样法结合步骤3中标准化处理后的数据选取绝缘纸样本的近红外光谱数据特征波长点；

步骤5、通过偏最小二乘法对步骤4中得到的特征波长点所对应的绝缘纸光谱数据进行组合得到新的综合变量，将所述新的综合变量确定为主成分，设定主成分数目得到对应数量的主成分并根据所述主成分建立对应的绝缘纸聚合度定量分析模型；利用交叉有效性检验方法对不同主成分数目下建立的绝缘纸聚合度定量分析模型进行比较，确定得到偏最小二乘法的最佳主成分数；

步骤6、根据步骤5得到的最佳主成分数，结合偏最小二乘法对绝缘纸样本数据进行多元回归运算，建立最优绝缘纸聚合度定量分析模型，将绝缘纸的近红外光谱导入建立的最优绝缘纸聚合度定量分析模型能够实现对光谱的解析，得到对应的聚合度数值。

2.根据权利要求1所述的一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

采用干燥处理后含水量小于1％的绝缘纸和油中微水小于10mg/L的绝缘油制备浸渍绝缘油的绝缘纸样本，在真空条件下开展110℃～130℃下的加速热老化实验，并选取不同老化状态的绝缘纸样本。

3.根据权利要求2所述的一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，其特征在于，所述步骤2包括：

采用近红外光谱仪对绝缘纸进行光谱采集，其中设置近红外光谱的波长范围为895-2202nm，波长增量为5nm，并以标准白板为参比，每张光谱为扫描多次得到的平均结果。

4.根据权利要求3所述的一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，其特征在于，步骤3中通过下述公式对近红外光谱数据进行标准化处理：

式中，x为原始光谱数据，μ为全部原始光谱数据的平均值，σ为全部原始光谱数据的标准差，x^*为处理后的光谱数据。

5.根据权利要求4所述的一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，其特征在于，步骤4中的选取的特征波长点共16个，分别为：894、1218、1366、1387、1439、1488、1546、1584、1705、1790、1811、1931、1968、1999、2057、2109，单位：nm。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，其特征在于，在步骤5中，所述偏最小二乘法最佳主成分数的选取步骤具体包括：

步骤501、取出一个绝缘纸样本数据，利用偏最小二乘法结合未取出的绝缘纸样本数据建立主成分为1的预测模型，并对取出的绝缘纸样本数据进行预测得到聚合度预测值b^*_i；

步骤502、将未取出的绝缘纸样本依次重复步骤501，直至所有绝缘纸样本均被预测一次且仅被预测一次，根据a个绝缘纸样本的聚合度预测值和实测值，得到主成分为1的模型预测误差平方和为：

式中，i＝1,2,…,a，b^*_i为第i个绝缘纸样本的聚合度预测值，b_i为第i个绝缘纸样本的聚合度实测值；

步骤503、利用偏最小二乘法结合所有绝缘纸样本数据建立主成分为1的预测模型；

步骤504、将所有绝缘纸样本的光谱数据代入步骤503中的预测模型，得到对应的聚合度预测值b^_i，根据a个绝缘纸样本的聚合度预测值和实测值，得到误差平方和为：

式中，b^_i为第i个绝缘纸样本的聚合度预测值；

步骤505、定义交叉有效性Q_h²为：

重复步骤501～步骤505，计算得到Q_h²的取值，该系数取最小值时对应的主成分数即为最佳主成分数，其中h为主成分个数，h＝1,2…,a。