CN105004678A - 一种岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，步骤如下：采用岩心光谱扫描仪测量标准参比板的光谱值后，获取岩心光谱扫描仪的暗电流值，采用岩心光谱扫描仪测量岩心样品的光谱值，采用标准参比板对岩心样品的光谱反射率进行校正。本发明的优点是采用溯源方法，将仪器的参比板光谱值作为中间过渡光谱，使光谱仪所测量的数据均以同一个标准参比板为基准，消除了数据测量时因环境因素造成的漂移误差。

Description

一种岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法

技术领域

本发明属于地质探测技术领域，涉及一种岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法。

背景技术

据申请人了解，岩心是石油地质勘探开发研究工作中宝贵的不可再生资源，也是最直观、最关键的实物资料之一，石油地质分析数据和地球物理勘探参数大多来自岩心。对岩心的观察描述在确定岩性、推断沉积环境以及生储盖组合综合研究中具有不可替代的作用。但是由于岩心出筒后，其原始面貌和地质研究标记容易遭到破坏，给后续的研究工作带来极大的影响，从而局限岩心的应用范围，降低岩心的持续使用价值。因此，及时有效的获取岩心信息，有助于提高岩心管理水平、拓展岩心应用领域、增加岩心应用价值。岩心光谱扫描仪(简称光谱仪)是目前常用的一种测量岩心的仪器，是基于反射光谱分析技术，利用光谱仪测量样品在一定波长范围的反射波普，并根据其光谱诊断性特征来是被不同的矿物。利用岩心光谱扫描仪测量岩心光谱时，需要测量光谱反射率，光谱反射率是是岩心样品光谱与参比板光谱的比值，因此参比光谱的稳定性直接影响了测量数据的稳定性和质量。通常在岩心光谱扫描时，为了消除环境变化对光谱反射率的影响，每盘岩心都需要扫描参比光谱。然而，由于参比板长期暴露在外部环境，随着时间推移，参比板表面会被灰尘污染或产生氧化反应，因此参比板光谱会发生缓慢变化，这种变化会影响光谱反射率的测量结果，尤其是在大批量、长时间的光谱反射率测量过程中，测量结果会随着时间推移而发生变化，数据发生漂移，使可比性显著降低。因此，为了解决测量数据的稳定性问题，迫切需要一种可使测量的所有数据均以同一个标准参比板为基准，能够消除测量漂移误差的方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提出一种能够方便准确地还原光谱反射率的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法。

为了达到以上目的，本发明的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，该方法的装置包括岩心托盘和设置在岩心托盘上的岩心盘，所述岩心盘用于放置待测量的岩心样品；所述岩心盘的一侧设有参比板安装块，所述参比板安装块上制有用于放置标准参比板的第一参比板安装孔和用于放置普通参比板的第二参比板安装孔；所述岩心盘的上方安装有用于测量每一盘样品、普通参比板及标准参比板光谱的岩心光谱扫描仪，所述岩心光谱扫描仪与计算机连接；所述计算机包括信息储存模块和校正模块，所述信息储存模块，与所述岩心光谱扫描仪的信号输出端连接，用于接收并向校正模块输出岩心光谱扫描仪测量岩心样品、普通参比板和标准参比板获得的光谱信息及暗电流值；所述校正模块，与所述计算机的显示屏连接，用于根据岩心样品光谱值、普通参比板光谱值和标准参比板光谱值及暗电流值计算普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率，以普通参比板为对照的样品光谱反射率和校正后的样品光谱反射率，并将计算结果输送至显示屏显示；测量时的光谱测量溯源方法包括以下步骤：

第1步、将标准参比板放置在第一参比板安装孔内，并定义标准参比板的光谱值为I_B，采用岩心光谱扫描仪测量标准参比板的光谱值I_B后，将标准参比板的光谱值I_B输送至信息储存模块；

第2步、获取岩心光谱扫描仪的暗电流值I₁，并将暗电流值I₁输送至信息储存模块；

第3步、将岩心样品放置在岩心盘上，并定义岩心样品的光谱值为I，采用岩心光谱扫描仪测量岩心样品的光谱值I后，将岩心样品的光谱值I输送至信息储存模块；

第4步、采用标准参比板对岩心样品的光谱反射率进行校正，定义校正后的岩心样品光谱反射率为F_D，校正模块接收信息储存模块发送的光谱信息并根据⑴式计算校正后样品的光谱反射率F_D，

F_D＝F₀×F  ⑴

其中，F₀为普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率，令且I_O为普通参比板的光谱值，F为以普通参比板为对照测量的样品光谱反射率，令

目前，常以长期暴露的普通参比板为对照，测量样品的光谱反射率F，其中I₁为光谱仪的暗电流值，I为岩心样品的光谱值，I₀为普通参比板的光谱值。而本发明的光谱测量是以密封保存的标准参比板为对照，测量时，需要先测量标准参比板的光谱值I_B，再测量暗电流值I₁、普通参比板的光谱值I₀及样品的光谱值I，最后根据测量数据获得普通参比板的光谱反射率F，令最终以密封保

存的标准参比板为对照，获得样品的光谱反射率F_D,令

$F_D=F_0\×F=\frac{I_0-I_1}{I_B-I_1}\×\frac{I-I_1}{I_0-I_1}=\frac{I-I_1}{I_B-I_1}$

由上述公式得知，F值与F₀值相乘后得到的计算公式中，F_D只跟标准参比板的光谱相关，普通参比板的光谱只是过度数据，从而将普通参比板的光谱变化消除。

暗电流也称无光照条件下谱仪测量的光谱，即没有信号时产生的背景噪声，在绝对暗背景下(即无光照条件下)光电转换采集到的光谱就是暗电流。由于一般仪器的暗电流值保持不变，因此暗电流值I₁为常数。同时标准参比板在测量后被放置在干燥的密封盒内保存，可防止手摸、灰尘污染等，隔绝了环境因素对标准参比板的影响，因此标准参比板的光谱值I_B也可为常数，而样品反射率F₀仅与样品的光谱值I有关，综上可知，校正后的样品光谱反射率F_D仅与样品光谱值I相关，测量结果准确可靠。

本发明的细化设计包括：

上述技术方案中，所述第2步与第3步之间还具有以下步骤21：将普通参比板放置在第二参比板安装孔内，并定义普通参比板的光谱值为I₀，采用岩心光谱扫描仪测量普通参比板的光谱值I₀后，将普通参比板的光谱值I₀输送至信息储存模块。

上述技术方案中，所述普通参比板为暴露在空气工作环境中的参比板，具体是每做一盘岩心都要采集一次光谱的参比板，所述标准参比板为密封保存在干燥处的参比板，使用过程中可避免污染，仅在仪器开机稳定后测量1次光谱后就可收起。

上述技术方案中，所述步骤1和2中，岩心光谱扫描仪在每天开机稳定后，测量一次标准参比板的光谱值I_B和暗电流I₁，并将测量数据上传至计算机的信息储存模块。

上述技术方案中，每一盘岩心样品进行扫描时，首先岩心光谱扫描仪均需测量1次普通参比板的光谱值I₀，并将普通参比板的光谱值I₀传送至计算机的信息储存模块，计算机的校正模块接受信息储存模块发送的光谱信息后计算普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率F₀，令其次，岩心光谱扫描仪需测量每一盘岩心样品的光谱值I,并将岩心样品的光谱值I传送至计算机的信息储存模块，计算机的校正模块接受信息储存模块发送的光谱信息后计算以普通参比板为对照测量的样品光谱反射率F，令最后，计算机的校正模块计算每一盘样品校正后的光谱反射率F_D，令F_D＝F₀×F。

上述技术方案中，完成标准参比板的光谱测量后，将标准参比板放置在参比板盒内密封保存，并将参比板盒放于通风干燥处，避免标准参比板受到污染。

上述技术方案中，所述第2步中，采用光栏遮盖岩心光谱扫描仪的光线入口，由于没有光线到达岩心光谱扫描仪的内部，使其内部处于无光照环境中，然后操作岩心光谱扫描仪进行光谱扫描，并采集无光照条件下岩心光谱扫描仪的光谱值，即可获取岩心光谱扫描仪的暗电流值I₁。

本发明的优点是采用溯源方法，将仪器的参比板光谱值作为中间过渡光谱，使光谱仪所测量的数据均以同一个标准参比板为基准，消除了数据测量时因环境因素造成的漂移误差。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中：1.探头，2.岩心光谱扫描仪，3.标准参比板，4.普通参比板，5.岩心托盘，6.岩心盘。

具体实施方式

实施例一

本实施例的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，该方法的装置包括岩心托盘5和设置在岩心托盘5上的岩心盘6，岩心盘6用于放置待测量的岩心样品，并在岩心盘6的一侧设有参比板安装块，参比板安装块上制有用于放置标准参比板3的第一参比板安装孔和用于放置普通参比板4的第二参比板安装孔，另外岩心盘6的上方安装有用于测量每一盘岩心样品、普通参比板4及标准参比板光谱3的岩心光谱扫描仪2，岩心光谱扫描仪2上设有对准岩心盘6、标准参比板3及普通参比板4的探头1，岩心光谱扫描仪2与计算机连接。计算机包括信息储存模块和校正模块，信息储存模块与岩心光谱扫描仪的信号输出端连接，且信息储存模块用于接收并向校正模块输出岩心光谱扫描仪测量岩心样品、普通参比板和标准参比板获得的光谱信息及暗电流值；校正模块与计算机的显示屏连接，且校正模块用于根据岩心样品光谱值I、普通参比板光谱值I₀和标准参比板光谱值I_B及暗电流值I₁计算普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率F₀，以普通参比板为对照的样品光谱反射率F和校正后的样品光谱反射率F_D，并将计算结果输送至显示屏显示。

本实施例的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，包括以下步骤：

第1步、每天岩心光谱扫描仪开机稳定后，取保存完好的标准参比板3放于第一参比板安装孔内，再移动岩心光谱扫描仪2，使其探头1对准标准参比板3后，测量标准参比板3的光谱值，并记为I_B，将光谱值I_B上传至计算机的信息储存模块保存，测量完成后标准参比板3放在参比板盒内密封收藏，将参比板盒置于通风干燥处，避免环境污染标准参比板3。

第2步、获取岩心光谱扫描仪的暗电流值I₁。每天岩心光谱扫描仪开机稳定后，测量一次仪器的暗电流值I₁，并将暗电流值I₁上传至计算机的信息储存模块保存。测量暗电流值时，首先采用光栏遮盖岩心光谱扫描仪的光线入口，由于没有光线到达岩心光谱扫描仪的内部，使其内部处于无光照环境中，然后启动岩心光谱扫描仪进行光谱扫描，同时采集无光照条件下该岩心光谱扫描仪的光谱值，该光谱值即为岩心光谱扫描仪的暗电流值。

第21步、取1年前开始应用并且保存时暴露在空气环境中的参比板作为普通参比板4，将普通参比板4放于第二参比板安装孔内，移动岩心光谱扫描仪2使其探头3对准普通参比板4后，测量普通参比板4的光谱值，并记为I₀，将光谱值I₀上传至计算机的信息储存模块保存。

第3步、将岩心样品—其内有叶蜡石粉末的石英瓶放置在岩心盘6上，移动岩心光谱扫描仪2使其探头3对准石英瓶内的叶腊石粉末后，测量其光谱值，并记为I，将光谱值I上传至计算机的信息储存模块保存。校正模块接受I、I_B、I₀及I₁光谱值后，计算以普通参比板4为对照的样品光谱反射率F，结果祥见表1；同时计算普通参比板4与标准参比板3的光谱反射率F₀，

第4步、校正模块采用标准参比板3对叶蜡石粉末的光谱反射率进行校正。具体来讲是校正模块根据⑴式(即)计算校正后的样品光谱反射率F_D，同时利用标准参比板光谱值I_B根据公式F₁＝(I-I₁)/(I_B-I₁)直接计算以标准参比板3为对照的样品(叶腊石粉末)光谱反射率F₁，结果见表1。

最终，校正后样品反射率是与标准参比板光谱值相关联的，将普通参比板光谱值作为过渡，消除了环境污染带来的普通参比板光谱变化对反射率的影响。

另外，由于岩心光谱扫描仪2每天要对多盘样品进行岩心扫描，因此标准参比板3的光谱值I_B和岩心光谱扫描仪的暗电流值I₁是每天测量一次，而普通参比板4的光谱值需要根据多盘样品扫描的次数测量多次，即每一盘样品需测量一次普通参比板3的光谱值。在一盘样品进行岩心扫描时需测量1次普通参比板的光谱值I₀，并根据本次测量的普通参比板光谱值I₀计算普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率然后岩心光谱扫描仪测量这一盘样品的光谱值I,计算以普通参比板3为对照测量的这一盘样品的光谱反射率最后计算这一盘样品校正后的光谱反射率F_D＝F₀×F。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：待扫描的岩心样品为福建紫金山岩心，普通参比板暴露在环境中3年以上，受到一定污染，测得的数据。

实施例三

本实施例与实施例一的不同之处在于：待扫描的岩心样品为五龙沟金矿岩心，普通参比板暴露在环境1年以上，测得的数据。

实施例四

本实施例与实施例一的不同之处在于：待扫描的岩心样品为实验室岩心，普通参比板暴露在超净实验室2年以上，污染较小。

表1 岩心样品的光谱反射率

	F和FD的方差	F1和FD的方差
			实施例一	0.0843	0.0010
实施例二	0.0656	0.0009
			实施例三	0.0534	0.0004
实施例四	0.0421	0.0003

由上表可知，F₁与F_D值相差较小，有效性得到显著提高。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是，该方法的装置包括岩心托盘和设置在岩心托盘上的岩心盘，所述岩心盘用于放置待测量的岩心样品；所述岩心盘的一侧设有参比板安装块，所述参比板安装块上制有用于放置标准参比板的第一参比板安装孔和用于放置普通参比板的第二参比板安装孔；所述岩心盘的上方安装有用于测量每一盘岩心样品、普通参比板及标准参比板光谱的岩心光谱扫描仪，所述岩心光谱扫描仪与计算机连接；所述计算机包括信息储存模块和校正模块，所述信息储存模块，与所述岩心光谱扫描仪的信号输出端连接，用于接收并向校正模块输出岩心光谱扫描仪测量岩心样品、普通参比板和标准参比板获得的光谱信息及暗电流值；所述校正模块，与所述计算机的显示屏连接，用于根据岩心样品光谱值、普通参比板光谱值和标准参比板光谱值及暗电流值计算普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率，以普通参比板为对照的样品光谱反射率和校正后的样品光谱反射率，并将计算结果输送至显示屏显示；测量时的光谱测量溯源方法包括以下步骤：

第1步、将标准参比板放置在第一参比板安装孔内，并定义标准参比板的光谱值为I_B，采用岩心光谱扫描仪测量标准参比板的光谱值I_B后，将标准参比板的光谱值I_B输送至信息储存模块；

第2步、获取岩心光谱扫描仪的暗电流值I₁，并输送至信息储存模块；

第3步、将岩心样品放置在岩心盘上，并定义岩心样品的光谱值为I，采用岩心光谱扫描仪测量岩心样品的光谱值I后，将岩心样品的光谱值I输送至信息储存模块；

第4步、采用标准参比板对岩心样品的光谱反射率进行校正，定义校正后的岩心样品光谱反射率为F_D后，校正模块根据⑴式计算校正后样品的光谱反射率F_D，

F_D＝F₀×F   ⑴

其中，F₀为普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率，令I₀为普通参比板的光谱值，F为以普通参比板为对照测量的样品光谱反射率，令

2.根据权利要求1所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：所述第2步与第3步之间还具有以下步骤21：将普通参比板放置在第二参比板安装孔内，并定义普通参比板的光谱值为I₀，采用岩心光谱扫描仪测量普通参比板的光谱值I₀后，将普通参比板的光谱值I₀输送至信息储存模块。

3.根据权利要求2所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：所述普通参比板为暴露在空气工作环境中的参比板，所述标准参比板为密封保存在干燥处的参比板。

4.根据权利要求1所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：所述岩心光谱扫描仪在每天开机稳定后，测量一次标准参比板的光谱值I_B和暗电流I₁，并将测量数据上传至计算机的信息储存模块。

5.根据权利要求1-4所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：每一盘样品进行岩心扫描时，岩心光谱扫描仪需测量1次普通参比板的光谱值I₀，并将普通参比板的光谱值I₀传送至计算机的信息储存模块，计算机的校正模块接受信息储存模块发送的光谱信息后计算普通参比板光谱与标准参比板光谱的反射率F₀，令

6.根据权利要求5所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：每一盘样品进行岩心扫描时，岩心光谱扫描仪需测量每一盘岩心样品的光谱值I,并将岩心样品的光谱值I传送至计算机的信息储存模块，计算机的校正模块接受信息储存模块发送的光谱信息后计算以普通参比板为对照测量的样品光谱反射率F，令

7.根据权利要求6所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：计算机的校正模块计算每一盘样品校正后的光谱反射率F_D，令F_D＝F₀×F。

8.根据权利要求4所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：完成标准参比板的光谱测量后，将标准参比板放置在参比板盒内密封保存，并将参比板盒放于通风干燥处，避免标准参比板受到污染。

9.根据权利要求1所述的岩心光谱扫描仪光谱测量溯源方法，其特征是：所述第2步中，采用光栏遮挡岩心光谱扫描仪的光纤入口后，操作岩心光谱扫描仪进行光谱测量，采集岩心光谱扫描仪的光谱值，即可获取岩心光谱扫描仪的暗电流值。