改进BP算法在热流传感器温度补偿中的应用.pdf

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1、154传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)-2016年第35卷第2期DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)02--0154-03改进BP算法在热流传感器温度补偿中的应用康国炼，杨遂军，叶树亮(中国计量学院工业与商贸计量技术研究所，浙江杭州310018)摘要：针对帕尔贴(Pehier)热流传感器存在温度漂移问题，提出了一种基于改进BP神经网络的温度补偿模型。采用BP算法的多层前馈网络建立起热流传感器输出电压、实验温度与输入热流间的映射关系，又通过增加动量因子和自适应调节学习率来提高网络的收敛

2、速度与增强网络平稳性。研究结果表明：动量因子一自适应学习率算法温度补偿模型效果明显。关键词：帕尔贴热流传感器；动量因子；BP算法；温度漂移中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0154-03ApplicationofimprovedBPalgorithmintemperaturecompensationofheatfluxse；nsSoOrKANGGuo—lian，YANGSui-jun，YEShu·tiang(InstituteofIndustryandTradeMeasurementTechnique，ChinaJil

3、iangUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：AimingattemperaturedriftofPehierheatfluxsensor，atemperaturecompensationmodelbasedOfimprovedBPneuralnetworkisproposed．UtilizingmultilayerforwardnetworkofBPalgorithmtobuildamappingrelationshipbetweenoutputvoltageofheatfluxsensor，experimentalte

4、mperatureandinputheatflux，andbyaddingmomentumfactorandadaptivelyadjustlearningratetoincreaseconvergencespeedandstabilizationofnetwork．Researchresultsshowthatthetemperaturecompensationmodelbasedonmomentumfactor—adaptedlearningratealgorithmhasobviouseffect．Keywords：Peltierheatfluxsensor；

5、momentumfactor；BPalgorithm；temperaturedrift0引言1帕尔贴热流传感器温度补偿原理随着微量热技术的发展，量热仪在微生物、药物、聚合微量量热装置的传热模型如图1所示。物、矿物等诸多领域具有广泛的应用。帕尔贴(Pehicr)热流传感器是微量热系统的核心部件，其本质是半导体热样品容器电堆，具有较大的电动势输出，因此，灵敏度很高，能检测到样品热电堆w量级的热流，相当于的1O℃的温差。但由于半导热沉体材料具有较大的温度系数，导致传感器的零点和灵敏度铂电阻器具有很强的温度依赖性。为了满足宽温区的微量热精(a)单传感器装置fb)双传感器装置

6、(a)deviceofsinglesensor(b)deviceoftwosensors度要求，需要针对温度漂移带来的误差进行补偿。图1帕尔贴传感器的传热模型本文提出了一种基于改进BP算法，即动量因子一自适Fig1HeattransfermodelforPeltiersensor应学习率算法的温度补偿模型，其利用温度传感器增加了图1(a)中，样品反应时的温度为，热沉温度为并温度参数，并结合热流传感器提供的热流参数建立样本进保持恒温状态，由于温差的存在而产生的热流吼经过仔细行学习和训练，通过使用动量因子一自适应学习率算法改善设计的热流通道，几乎毫无损失地流过热电堆，之

7、后，由热神经网络的收敛性并消除局部最优，使得输入输出参量间沉吸收，吸收量为q，并在热电堆的两端平板形成温差△，的映射关系更加准确可靠，提高了热流检测的准确度。其中，△T=一，和分别为热电堆两端平板的温收稿日期：2015-06-23基拿项目：浙江省公益技术研究社发项目(2014C33114)第2期康国炼，等：改进BP算法在热流传感器温度补偿中的应用155度。将塞贝克效应方程应用到实际物理装置可得到法如下V=Ri+s(一)，(1)(k+1)=()+D()，(4)1=仃+寺尺一(～)，(2)式中D()：一表示k时刻的负梯度。标准BP算法w式中为所有热电偶节点的塞贝克系