基于AGA-Elman算法的红外气体传感器及湿度补偿方法技术

本发明专利技术公开了基于AGA‑Elman算法的红外气体传感器，包括红外传感器、湿度传感器和微处理器系统；微处理器系统内设置有一嵌有AGA‑Elman神经网络算法的湿度补偿模块；所述微处理器系统接收热释电探测器发送的测量电压U0和参比电压U1、以及湿度传感器发送的湿度电压U2，归一化处理后，发送至湿度补偿模块进行湿度补偿计算，以获取经湿度补偿后的气体浓度。本发明专利技术采用Elman神经网络进行湿度补偿，由于自适应遗传算法(AGA)优化Elman神经网络具有训练时间短、可避免局部极值、有记忆功能等优点，与经验公式法相比，具有湿度补偿过程简单、测量精度较高、稳定性较好等优点。

Infrared gas sensor and humidity compensation method based on AGA-Elman algorithm

The invention discloses an infrared gas sensor based on AGA_Elman algorithm, including an infrared sensor, a humidity sensor and a microprocessor system; a humidity compensation module embedded with AGA_Elman neural network algorithm is arranged in the microprocessor system; the microprocessor system receives the measured voltage U0 and the reference voltage U1 sent by the pyroelectric detector, and the humidity transmitted by the humidity sensor. The degree voltage U2 is normalized and sent to the humidity compensation module for humidity compensation calculation to obtain the gas concentration after humidity compensation. The method adopts Elman neural network to compensate humidity. Because the adaptive genetic algorithm (AGA) optimized Elman neural network has the advantages of short training time, avoiding local extremum and memory function, compared with the empirical formula method, it has the advantages of simple humidity compensation process, high measurement accuracy and better stability.

【技术实现步骤摘要】
基于AGA-Elman算法的红外气体传感器及湿度补偿方法
本专利技术涉及红外气体传感器
，具体而言涉及一种基于AGA-Elman算法的红外气体传感器及湿度补偿方法。
技术介绍
红外气体传感器具有测量范围广、稳定性强、灵敏度高、寿命长等优点，被广泛用于电力系统、煤矿开采、石油化工、气象探测等领域，具有不可替代的市场地位。常见的光学气体检测技术有光声光谱技术、光干涉技术以及非色散红外探测技术等，其中，非色散红外气体传感器的市场份额占74％左右。上世纪八十年代初，国内便开始使用红外气体分析方法,初期红外光源采用电机机械进行调制，采用薄膜电容微音器作为探测器，所设计的红外气体传感器功耗大、稳定性差且成本较高。现阶段，随着电子技术的进步，非色散红外(NDIR)气体传感器得到了迅速的发展，主要采用电调制光源、新型探测器及低功耗单片机系统，使得仪器具有体积小、功耗低、性能好等特点。然而，在实际的气体测量过程中，传感器往往会受到温度、气压、湿度等因素的影响，从而导致测量精度和稳定性的下降。西安交通大学HairongWang,WeiZhang,LiudongYou等人便通过多组实验数据表明，环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AGA‑Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述红外气体传感器包括红外传感器、湿度传感器和微处理器系统；所述红外传感器、湿度传感器分别与微处理器系统电连接；所述红外传感器包括采样气室、以及安装在采样气室内的红外光源、热释电探测器；所述热释电探测器具有两个相互独立的接收端，这两个接收端分别被定义成测量端和参比端；所述红外光源发出的光束在采样气室内经多次反射后被热释电探测器的的两个接收端接收，热释电探测器响应于接收到红外光源发出的光束，将测量端接收到的分量光转换成测量电压U0、参比端接收到的分量光转换成参比电压U1，再将转换生成的测量电压U0和参比电压U1发送至微处理器系统；所...

【技术特征摘要】
1.一种基于AGA-Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述红外气体传感器包括红外传感器、湿度传感器和微处理器系统；所述红外传感器、湿度传感器分别与微处理器系统电连接；所述红外传感器包括采样气室、以及安装在采样气室内的红外光源、热释电探测器；所述热释电探测器具有两个相互独立的接收端，这两个接收端分别被定义成测量端和参比端；所述红外光源发出的光束在采样气室内经多次反射后被热释电探测器的的两个接收端接收，热释电探测器响应于接收到红外光源发出的光束，将测量端接收到的分量光转换成测量电压U0、参比端接收到的分量光转换成参比电压U1，再将转换生成的测量电压U0和参比电压U1发送至微处理器系统；所述湿度传感器安装在采样气室内，被设置成实时探测采样气室内湿度值，并将探测的湿度值转换成一湿度电压U2发送至微处理器系统；所述微处理器系统内设置有一嵌有AGA-Elman神经网络算法的湿度补偿模块；所述微处理器系统接收热释电探测器发送的测量电压U0和参比电压U1、以及湿度传感器发送的湿度电压U2，归一化处理后，发送至湿度补偿模块进行湿度补偿计算，以获取经湿度补偿后的气体浓度。2.根据权利要求1所述的基于AGA-Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述红外气体传感器还具有一无线传输模块和一显示终端；所述无线传输模块电连接微处理器系统和显示终端，用以建立微处理器系统和显示终端之间的数据链路。3.根据权利要求1所述的基于AGA-Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述采样气室沿纵长方向设置有第一端部和第二端部，第一端部和第二端部均为封闭端，采样气室顶部设置有一进气口和一出气口；所述采样气室包括红外光源、反光杯、热释电探测器；所述反光杯固定安装在采样气室的第一端部，红外光源位于其焦点上，红外光源发出的光束经反光杯反射后平行传输至位于采样气室第二端部的热释电探测器；所述热释电探测器的两个接收端均朝向采样气室的第一端部，接收端用以接收光束的上表面垂直于光束传输方向；所述红外光源和热释电探测器均与微处理器系统电连接。4.根据权利要求3所述的基于AGA-Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述采样气室的进气口和出气口内侧设置有防护罩；所述防护罩包括聚丙烯纤维布和防静电网。5.根据权利要求3所述的基于AGA-Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述采样气室沿光束传播方向平行设置有第一溴化钾窗片和第二溴化钾窗片，第一溴化钾窗片和第二溴化钾窗片均垂直于光束传播方向；所述红外光源位于采样气室第一端部和第一溴化钾窗片之间；所述热释电探测器位于第二溴化钾窗片和采样气室第二端部之间。6.根据权利要求3所述的基于AGA-Elman算法的红外气体传感器，其特征在于，所述采样气室的第一端部和第二端部外侧均设置有密封圈。7.一种基于AGA-Elman算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：常建华，赵勇毅，李红旭，沈婉，豆晓雷，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32