[发明专利]一种基于改进GWO-SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法在审

专利信息
申请号: 202010847349.4 申请日: 2020-08-21
公开(公告)号: CN112113926A 公开(公告)日: 2020-12-22
发明(设计)人: 陈红岩;刘嘉豪;赵永佳 申请(专利权)人: 中国计量大学
主分类号: G01N21/3504 分类号: G01N21/3504
代理公司: 杭州宇信知识产权代理事务所(普通合伙) 33231 代理人: 田书亚
地址: 310018 浙江省*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 改进 gwo svm 减小 红外 甲烷 传感器 测量误差 方法
【说明书】:

发明提供一种基于GWO‑SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法,包括如下步骤:采集红外甲烷传感器测量不同甲烷浓度时输出的电压差值比信号;使用改进灰狼算法优化支持向量机的惩罚系数C和核函数系数g建立SVM回归预测模型;将采集的甲烷浓度和相应的电压差值比信号分为训练集和测试集,作为特征参数输入到S2中建立的SVM回归预测模型中进行训练和测试,得到基于改进GWO‑SVM的回归模型;将实际测量的电压差值比信号数据输入到所述基于改进GWO‑SVM的回归模型中,得到对应实际测量数据的甲烷浓度。实验结果表明,采用灰狼优化算法建立的支持向量机回归模型其绝对误差和相对误差小,精度高。

技术领域

本发明涉及红外测量技术领域,具体涉及一种基于改进GWO-SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法。

背景技术

甲烷是一种无毒易燃易爆气体,被广泛使用于工业生产和家庭生活中,但是甲烷浓度过高会产生各种危害,所以在使用甲烷的场所中甲烷传感器是非常重要的。目前市面上常见的是基于电化学原理、催化燃烧式原理、固态式原理、光电离原理等研制成的甲烷传感器,它们的检测精度低,使用寿命短,经常会引发事故,造成生命财产的损失。

红外甲烷传感器由于其功耗低、精度高等优点逐渐成为主流使用的甲烷传感器,但红外甲烷传感器的数据处理一般采用特定公式拟合如指数整体法、指数分段法、多项式拟合法等,其拟合结果误差高,对红外甲烷传感器的检测精度影响较大。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种基于改进GWO-SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法,以减小红外甲烷传感器的测量误差及优化时间。

为解决上述问题,本发明采用了如下技术方案:

一种基于GWO-SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法,包括如下步骤:

S1、采集红外甲烷传感器测量不同甲烷浓度时输出的电压差值比信号;

S2、将采集的甲烷浓度和相应的电压差值比信号分为训练集和测试集,作为特征参数输入到由改进灰狼算法优化的支持向量机SVM中进行训练和测试,得到基于GWO-SVM的回归模型;

S3、将实际测量的电压差值比信号数据输入到训练好的所述回归模型中,得到对应实际测量数据的甲烷浓度。

进一步的,步骤S1中所述数据采集系统包括:经减压阀一连接到二元配比器第一入口的甲烷样气,经减压阀二连接到二元配比器第二入口的纯氮气;所述二元配比器的出口经开关阀一连接干燥管的入口,干燥管的出口连接气体流量计的入口,气体流量计的出口经开关阀二连接密封盒的入口,密封盒的出口经开关阀三连接抽气泵。密封盒内设置了红外甲烷传感器,其电连接电脑。

进一步的,步骤S1具体包括:

S11、将高浓度的标准甲烷样气和纯氮气连接到二元配比器上;

S12、将配比好的甲烷气体经干燥剂干燥后送入气室由红外甲烷传感器进行测量,并输出相应的电压差值比信号;

S13、基于预设参数改变二元配比器输出的甲烷浓度,由红外甲烷传感器测量并输出对应不同甲烷浓度的电压差值比信号。

进一步的,步骤S2中,所述的改进灰狼算法具体包括:

其中,t为迭代次数,Pp(t)为t时刻猎物的位置向量,P(t)为t时刻狼群的位置向量,D为狼群与猎物之前的距离,P(t+1)为t+1时刻狼群位置向量,H,K为系数矢量,r1,r2是[0,1]之间的随机数,a为收敛因子;

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