BP神经网络在红外CO_2体积分数测量中的应用.pdf

《BP神经网络在红外CO_2体积分数测量中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年第34卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)151一应～用(IDOI：10．13873／J．1000-0787(2015)03-0151-03技一术一BP神经网络在红外CO2体积分数测量中的应用赵映，陈小平(苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215000)摘要：环境温度对co气体体积分数测量的影响是不可忽视的。在CO体积分数测量中加人温度补偿有助于提高测量装置的精度和有效性，但这很难用传统的数学模型进行温度补偿。反向传播(BP)神经网络特别适用于建立非线性温度补偿网络模型。在实际应用中证

2、明：该方法得到了良好的效果，使CO气体体积分数测量结果更加准确、稳定。关键词：红外c0传感器；BP神经网络；温度补偿中图分类号：TP212文献标识码：B文章编号：1000-0787(2015)03-0151-03}Application0fBPneuralnetworksinIRCO2volume。tractlOnmeasurmRZHA0Ying，CHENXiao—ping(SchoolofUrbanRailwayTransportation，SoochowUniversity，Suzhou215000，China)Abstrac~：Theeffectof

3、environmentaltemperatureonCO2gasvolumefractionmeasurementcannotbeignored．AddtemperaturecompensationintoCO2gasvolumefractionmeasurementwillbehelpfultoimproveprecisionandeffectivenessofmeasurementdevice．Butitisdificulttocompensatetemperatureusingtraditionalmathematicalmodels．Errorba

4、ckpropagation(BP)neuralnetworksisverysuitabletoestablishnonlineartemperature—compensationnetworkmode1．Thismethodisprovedtohaveagoodeffectinapplication，andmaketheresultsofCO2volumefractionmeasurementmoreaccurateandstable．Keywords：IRCO2sensor；backpropagation(BP)neuralnetworks；temper

5、aturecompensation0引言型对红外c0。气体测量装置进行温度补偿，具有测量精随着工业的迅速发展，CO。排放量日益增加。CO是度高、稳定性好、操作方便等特点。造成温室效应的主要气体，监测空气中CO的体积分数含1红外气体吸收原理不同的气体具有不同的化学结构，对不同波长的红外量正受到广泛关注。红外(IR)CO气体传感器相较于其辐射就有不同的吸收程度。当光源的发射波长与气体的吸他传感器具有灵敏度高、响应时间快、抗干扰性好等优收波长相吻合时就会发生共振吸收，其吸收关系服从Lam—点J。红外c0气体测量结构主要有双光源双光路结bert—Beer定律构、时

6、分双光路结构和单光源双波长结构。前两者都存在，=~exp(一后c)．(1)可动部件、装置复杂、维护困难等缺点；后者则舍弃了可动其中，为人射光强度；，为出射光强度；，J为红外光透部件、减小装置体积，具有稳定性好、易于维护等优点。射长度；C为气体体积分数；为吸收系数。即便如此，环境温度仍是影响测量精度的一个重要因素。由式(1)可得目前，大多数红外CO。气体测量装置都采用最小二乘法对c：·n不同环境温度下CO气体的测量误差进行直线、多项式或争．(2)指数拟合。这种补偿方法在小范围温度变化的应用中这样，如果已知和k，则通过测量，0和，就可得到气具有良好的效果，但在

7、环境温度变化较大时补偿效果将会体体积分数C。事实上，这里的吸收系数k是一个非常复变得较差。杂的量，它与环境温度、气体种类、入射光波长等因素有本文采用反向传播(backpropagation，BP)神经网络模关。收稿日期：2014-07-21152传感器与微系统第34卷2CO：体积分数测量系统描述偏置电压，即图3中的VREF，此时输出电压中包含VCC／22．1探测器结构的直流分量可以通过加在输出端的隔直电容器滤除。红外CO气体探测器如图1所示，探测器上两片不同R13为增益调节电阻器，根据增益公式带通波长的滤光片分别对应两个通道，本文采用4．0，A=5+2百0

8、0k12(3)4．26m分别作为参考通道波长和测量通道波长。由于两