[發明專利]一種紅外氣體傳感器系統及基于AACA-Elman算法的溫度補償方法

在審

• 申請號: 201910366243.X
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110057773A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 常建華;趙勇毅;李紅旭;沈婉;丁蓉;房九龍
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/25;G06N3/00;G06N3/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種紅外氣體傳感器系統，其特征在于：包括紅外傳感器單元、微處理系統和濃度顯示單元，所述微處理系統分別和紅外傳感器單元和濃度顯示單元連接；

所述紅外傳感器單元包括紅外傳感器的采樣氣室、電調制紅外光源、反光杯、熱釋電探測器、反光鏡和溫度傳感器，所述采樣氣室上端設有進氣口，下端設置有出氣口，所述采樣氣室內部一側壁安裝有反光杯、頂部和底部對稱安裝有反光鏡，所述反光杯和反光鏡均通過針腳固定穿插在采樣氣室上，所述采樣氣室內部靠近反光杯的位置懸空設有電調制紅外光源，所述電調制紅外光源和反光杯之間通過介質連接，所述采樣氣室內部另一側壁上對應反光杯安裝有熱釋電探測器，所述采樣氣室的側壁上還設有溫度傳感器；所述溫度傳感器和熱釋電探測器均和微處理系統連接。

2.根據權利要求1所述的一種紅外氣體傳感器系統，其特征在于：所述進氣口處設置有疏水防塵膜。

3.根據權利要求1所述的一種紅外氣體傳感器系統，其特征在于：所述采樣氣室內壁作黃銅鍍金處理。

4.根據權利要求1所述的一種紅外氣體傳感器系統，其特征在于：所述微處理系統內部嵌有AACA-Elman算法。

5.根據權利要求1所述的一種紅外氣體傳感器系統，其特征在于：所述溫度傳感器和熱釋電探測器均通過引腳穿出采樣氣室與微處理系統連接，所述引腳穿出采樣氣室的位置與采樣氣室密封。

6.一種基于AACA-Elman算法的溫度補償方法，其特征在于：包括以下具體步驟：

(1)將微處理系統某一時刻接收到的各個參數，即測量通道輸出電壓值U₀、參比通道輸出電壓值U₁和溫度傳感器的輸出電壓值U₂用Premnmx函數進行數據歸一化處理，作為Elman網絡的輸入樣本；

(2)用newelm函數構建Elman神經網絡的模型；

(3)初始化各個參數，令循環次數N_c＝0，時間t＝0，令每個集合中的每個元素信息量Γ_j(I_R)為一個非零常數，設置最大循環次數N_max，將全部螞蟻置于蟻巢；

(4)所有螞蟻開始搜索路徑，針對集合I_R和螞蟻k(k＝1,2,3...)選擇概率；

(5)重復第(4)步，直到螞蟻全部到達食物源；

(6)求出此時的最佳結果，將其賦給第m只螞蟻；

(7)判斷將最佳結果賦給第m只螞蟻得到的最佳解是否等于N個循環以前的最優解，若最佳解等于N個循環以前的最優解，則更新信息素揮發因子ρ，并根據得到的信息素揮發因子更新信息素；

(8)令循環次數N_c＝N_c+1，若螞蟻群收斂到一條路徑或循環次數N_c≥N_max，則循環結束，并輸出計算結果；否則跳轉至步驟(4)；

(9)根據以上步驟所得的參數，并將參數帶至確定微處理器中的AACA-Elman算法的算法模型；

(10)在實際的紅外氣體濃度測量過程中，將通過微處理系統進行數據歸一化處理的測量通道當前實際輸出電壓值U₀、參比通道輸出電壓值U₁和溫度傳感器的當前實際輸出電壓值U₂，送入已確定的AACA-Elman算法模型的輸入層，經過AACA-Elman算法的處理后，輸出層得到溫度補償后的氣體濃度的數據；

(11)微處理系統對補償后的氣體濃度的數據進行反歸一化處理，傳至濃度顯示單元顯示濃度信息。

7.根據權利要求6所述的一種基于AACA-Elman算法的溫度補償方法，其特征在于：所述步驟(4)中選擇概率的計算公式為：

8.根據權利要求6所述的一種基于AACA-Elman算法的溫度補償方法，其特征在于：所述步驟(6)中的最佳結果為Elman神經網絡的最優權閾值。

9.根據權利要6所述的一種基于AACA-Elman算法的溫度補償方法，其特征在于：所述步驟(7)中更新信息素揮發因子ρ的計算公式為：更新信息素的計算公式為：

τi_j(t+1)＝(1-ρ)τi_j+Δτi_j