激光与光电子学进展, 2020, 57 (7): 071201, 网络出版: 2020-03-31   

基于PCA-BP神经网络对甲醛和甲醇的识别研究 下载: 1162次

Recognition of Formaldehyde, Methanol Based on PCA-BP Neural Network
作者单位
西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃 兰州 730070
图 & 表

图 1. 实验系统框图

Fig. 1. Experimental system block diagram

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图 2. 气体识别过程

Fig. 2. Gas identification process

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图 3. 采集数据波形。(a)原始数据波形;(b)滤波后的数据波形

Fig. 3. Acquisition of data waveform. (a) Raw data waveform; (b) filtered data waveform

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图 4. PCA-BP神经网络模型

Fig. 4. PCA-BP neural network model

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图 5. PCA得分图。(a)前2个主成分;(b)前3个主成分

Fig. 5. PCA score chart. (a) First two main components; (b) first three main components

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图 6. BP神经网络分类结果。(a) A-PCA-BP分类;(b) W-PCA-BP分类

Fig. 6. Classification results of BP neural network. (a) A-PCA-BP classification; (b) W-PCA-BP classification

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表 1气体传感器响应值的相对标准差

Table1. Relative standard deviation of gas sensor response

SenorFormaldehyde /μLMethanol /μL
246246
1σμ0.06660.06210.04410.00310.00270.0021
3.26913.61914.93903.96634.38635.9063
2σ0.01160.01020.00740.00480.00360.0027
μ3.90114.44116.12113.54454.74456.3245
3σ0.00710.00660.00660.00390.00250.0018
μ4.52144.87146.08932.88824.53826.3982
4σ0.01150.00960.00960.00560.00410.0031
μ3.83114.58116.64113.13254.38255.8625
5σ0.01120.00870.00740.00990.00860.0064
μ3.59724.59725.45723.76384.34385.8338
6σ0.01610.01310.01070.10480.06690.0669
μ3.46284.31285.23880.95341.49342.0161
7σ0.02610.02210.01650.37650.33690.3369
μ3.47414.11415.46413.05953.14955.1293

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表 2部分W矩阵数据相似度标征

Table2. Data similarity of partial W matrix

τi1234567
110.2455-0.3589-0.41090.12430.14060.3054
20.24551-0.08410.0651-0.44140.14880.5628
3-0.3589-0.084110.2956-0.29730.0211-0.3623
4-0.41090.06510.295610.0373-0.13070.0462
50.1243-0.4414-0.29730.03731-0.06020.0502
60.14060.14880.0211-0.1307-0.060210.0583
70.30540.5628-0.3623-0.04620.05020.05831

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表 3W-PCA-BP网络对矩阵A识别结果

Table3. Recognition results of matrix A on W-PCA-BP network

SampletypeStudysamples /pieceRecognitionresult /pieceIdentificationerror /%
Formaldehyde30313.3
Methanol30293.3

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表 4矩阵A训练的网络对甲醛和甲醇的识别

Table4. Identification of formaldehyde and methanol bymatrix A trained network

MethodFormaldehydeidentification samplesMethanol identificationsamplesTotal numberof samplesNumber oferror /pieceProcessingtime /s
A-BP38226083.2
W-BP10010020083.5
A-PCA-BP35256053.0
W-PCA-BP9410620063.3

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表 5矩阵W训练的网络对甲醛和甲醇的识别

Table5. Identification of formaldehyde and methanol bymatrix W trained network

MethodFormaldehydeidentification samplesMethanol identificationsamplesTotal numberof samplesNumber oferror /pieceProcessingtime /s
A-BP27336034.5
W-BP1029810025.0
A-PCA-BP31296012.8
W-PCA-BP9510520053.1

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宋海声, 麻林召, 王一帆, 朱恩功, 李承飞. 基于PCA-BP神经网络对甲醛和甲醇的识别研究[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(7): 071201. Haisheng Song, Linzhao Ma, Yifan Wang, Engong Zhu, Chengfei Li. Recognition of Formaldehyde, Methanol Based on PCA-BP Neural Network[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(7): 071201.

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