气体传感器阵列混合气体检测算法研究

作者：谭光韬; 张文文; 王磊

来源：电子测量与仪器学报, 2020, 34(07): 95-102.

DOI：10.13382/j.jemi.B1902505

• 传感器阵列
• 卷积神经网络
• 核主成分分析
• 梯度提升树

针对传统模式识别算法对混合气体定性和定量检测准确率较低的问题,提出了一种基于机器学习的新型混合气体定性识别和浓度定量检测算法。算法首先构造传感器阵列数据特征图,然后利用卷积神经网络(CNN)提取特征,根据特征提取后的特征图,使用不同分支网络对不同气体进行定性识别,得到气体种类和相应气体所处浓度区间;根据前面的气体识别结果,使用核主成分分析(KPCA)与梯度提升树(GBDT)对混合气体的组成成分进行定量估计;最后采用加州大学机器学习数据库的动态混合气体气体传感器阵列数据集进行对比验证。实验结果表明,算法在乙烯和甲烷定性识别中准确率达到了98.7%,定量检测平均相对误差小于4.1%。通过与传统模式识别算法对比,所提出的基于机器学习的混合气体检测算法具有更高的精度和泛化能力。

• 单位
  同济大学