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计量学报  2023, Vol. 44 Issue (6): 981-985    DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.06.21
  电离辐射、标准物质与生物计量 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
基于支持向量机的激光甲烷浓度量化研究
曹全伟1,凃程旭1,许好好2,包福兵1,李想2,沈佳园3
1.中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
2.浙江浙能技术研究院有限公司,浙江 杭州 310018
3.浙江浙能天然气运行有限公司,浙江 杭州 310000
Quantitative Study of Laser Methane Concentration Based on Support Vector Machine
CAO Quan-wei1,TU Cheng-xu1,XU Hao-hao2,BAO Fu-bing1,LI Xiang2,SHEN Jia-yuan3
1. School of Metrology and Testing Engineering, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018, China
2. Zhejiang Zheneng Technology Research Institute Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310018, China
3. Zhejiang Zheneng Natural Gas Operation Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310000, China
全文: PDF (538 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术对甲烷气体探测及甲烷浓度的准确量化具有重要意义。由于激光甲烷信号较为微弱,传统甲烷浓度量化模型在复杂工况下存在量化误差大的问题。针对此问题,基于径向基核nu-支持向量回归机(RBF-nu-SVR)构建了激光甲烷遥测浓度量化回归模型,并与传统模型、多项式核及线性核的nu-支持向量回归机、BP神经网络等模型进行了对比研究。结果表明:所构建的RBF-nu-SVR模型在测试集上展现了较强的泛化性能,平均绝对百分比误差(MAPE)和皮尔逊相关系数(R2)分别为9.155和0.99947,提升了TDLAS对甲烷气体的探测精度。且由于采用的是原始数据,不需要进行二次谐波提取,简化了结构。
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曹全伟
凃程旭
许好好
包福兵
李想
沈佳园
关键词 计量学甲烷浓度量化支持向量机可调谐半导体激光吸收光谱    
Abstract:It is important to detect methane gas and quantify methane concentration accurately based on tunable semiconductor laser absorption spectroscopy (TDLAS).Due to the weak laser methane signal, the traditional methane concentration quantification model has the problem of large quantization error under complex working conditions.To solve this problem, a quantitative regression model of laser methane telemetering concentration was built based on radial basis RBF-nu-SVR, and was compared with the traditional model, polynomial kernel and linear kernel nu support vector regression, BP neural network and other models.In the results, the RBF-nu-SVR model built showed strong generalization performance on the test set.The average absolute percentage error (MAPE) and Pearson correlation coefficient (R2) were 9.155 and 0.99947 respectively, which improved the detection accuracy of TDLAS for methane gas.Because the original data was used, it was unnecessary to extract the second harmonic, thus simplifying the structure.
Key wordsmetrology    methane concentration quantification    support vector machine    TDLAS
收稿日期: 2022-10-08      发布日期: 2023-06-25
PACS:  TB99  
基金资助:国家自然科学基金(12272367,11972334);浙江省科技计划项目(2021C01099)
通讯作者: 凃程旭(1984-),福建东山人,中国计量大学副教授,主要从事多相流检测及其计量技术研究。Email:tuchengxu@cjlu.edu.cn     E-mail: tuchengxu@cjlu.edu.cn
作者简介: 曹全伟(1998-),湖北十堰人,中国计量大学硕士,主要研究方向为天然气的泄漏监测系统开发。Email:13986917997@163.com
引用本文:   
曹全伟,凃程旭,许好好,包福兵,李想,沈佳园. 基于支持向量机的激光甲烷浓度量化研究[J]. 计量学报, 2023, 44(6): 981-985.
CAO Quan-wei,TU Cheng-xu,XU Hao-hao,BAO Fu-bing,LI Xiang,SHEN Jia-yuan. Quantitative Study of Laser Methane Concentration Based on Support Vector Machine. Acta Metrologica Sinica, 2023, 44(6): 981-985.
链接本文:  
http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2023.06.21     或     http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2023/V44/I6/981
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