Ключевые слова
нелинейность
линеаризация
нейронная сеть
концентрация
Как цитировать
Аннотация
целью данной статьи является применение нейронной сети (NN) для линеаризации нелинейной характеристики NDIR-сенсора. Практически все типы аналитических датчиков имеют нелинейный отклик. Датчик с использованием NN может автоматически компенсировать нелинейные характеристики сигнала и его нелинейную зависимость от параметров окружающей среды с достаточно высокой точностью. Для демонстрации возможности предлагаемой системы на основе NN приведены результаты работы интеллектуального NDIR-датчика для измерения концентраций газов. Результаты имитационных экспериментов показали, что модель NDIR-сенсора на основе NN способна преобразовывать нелинейный сигнал концентрации с достаточно низкой погрешностью.
Литература
Rahman M., Devanathan R., Kuanyi Z. Neural Network Approach for Linearizing Control of Nonlinear Process Plant. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2000;47:470–476. DOI: 10.1109/41.836363.
Azzouz A. et al. Advances in Colorimetric and Optical Sensing for Gaseous Volatile Organic Compounds. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019;118:502–516. DOI: 10.1016/j.trac.2019.06.017.
Esfahani S. et al. Development of a Tuneable NDIR Optical Electronic Nose. Sensors. 2020;20(23):6875. DOI: 10.3390/s20236875.
Бугров В. Е., Виноградова К. А. Оптоэлектроника светодиодов: учебное пособие. СПб.: НИУ ИТМО; 2013. 174 с.
Taherkhani N., Kiasaleh K. Statistical Modelling of the Clipping Noise in OFDM-based Visible Light Communication System. arXiv:1909.03587. 2019. DOI: 10.48550/arXiv.1909.03587.
Somsikov V. Non-Linearity of Dynamics of the Non-Equilibrium Systems. World Journal of Mechanics. 2017;7:11–23. DOI: https://doi.org/10.4236/wjm.2017.72002.
Никифоров С. Исследование параметров семейства светодиодов Cree XLamp. Компоненты и технологии. 2006;11. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-parametrov-semeystva-svetodiodov-cree-xlamp.
Peng D., Liu K. Effect of Ambient Temperature and Heating Time on High-Power LED. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1777(1):012033. DOI: 10.1088/1742-6596/1777/1/012033.
Peng W., Lan L., Wu P., Ning X. Detection and Treatment of VOCs in the Food Industry. International Journal of Agriculture and Food Sciences Research. 2024;1(1):115–123. DOI: 10.62051/ijafsr.v1n1.12.
Асеев В. А., Бабкина А. Н., Миронов Л. Ю., Нурыев Р. К. Спектроскопические методы исследования материалов фотоники. СПб.: Университет ИТМО; 2021. 97 с.
Islamia J. et al. Linearization of the Sensors Characteristics: A Review. International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems. 2019;12(1):1–21. DOI: 10.21307/ijssis-2019-007.
Tajima T. et al. Multi-Modality Analysis of Glucose Aqueous Solution Using Photoacoustic and Dielectric Spectroscopy for Non-Invasive Glucose Monitoring. Proc. SPIE, Photons Plus Ultrasound: Imaging and Sensing. 2017;10064:1006445. DOI: 10.1117/12.2251049.
Kurseeva V. Y., Tikhov S. V., Valovik D. V. Nonlinear Multiparameter Eigenvalue Problems: Linearised and Nonlinearised Solutions. Journal of Differential Equations. 2019;267(4):2357–2384. DOI: 10.1016/j.jde.2019.03.014.
Bucci G., Faccio M., Landi C. New ADC with Piecewise Linear Characteristic: Case Study — Implementation of a Smart Humidity Sensor. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2001;49(6):1154–1166. DOI: 10.1109/19.893250.
Catunda S. Y. C., Naviner J.-F., Deep G. S., Freire R. Designing a Programmable Analog Signal Conditioning Circuit without Loss of Measurement Range. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2003;52(5):1482–1487. DOI: 10.1109/TIM.2003.818556.
Capone S. et al. Solid State Gas Sensors: State of the Art and Future Activities. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2003;5(5):1335–1348. DOI: 10.1002/chin.200429283.