通过标气校验和支持向量机提高光谱保真度的应用

• 作者: 吕晓翠 季文海 宋迪 李国林
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 物理学
• 关键词: 激光光谱 谱图保真 最小二乘支持向量机 标气校验 谱图复原
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 所属期刊栏目: 现代应用光学
• 页码范围: 2144-2153
• 页数: 10页
• 分类号: O433.4
• 字数: 5388字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20192710.2144

摘要

鉴于光谱分析仪在使用过程中会发生谱图微缓形变,造成光谱保真度下降,本文提出一种结合标气定期校验和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法.在校验时,比较相同标准气体的当前光谱和出厂标定时的光谱,利用LS-SVM算法计算谱图形变,并根据形变分析结果进行复原.由于形变具有长期累积性和不可控性,所以用激光器驱动电流的可控性变化引起的谱图变化模拟形变.采用TDLAS技术实验,检测烯烃裂解炉清焦过程中的CO和CO2,使用20 m光程的H erriot气室和中心波长为1 580 nm的DFB激光器.共采集了50组不同形变程度的光谱,根据LS-SVM算法的形变分析结果,利用插值法还原谱图.对比了该方法与不复原以及传统寻峰复原方法的气体浓度分析精度,发现当分析仪存在复杂形变时,利用LS-SVM算法和插值法复原的方法比传统的寻峰方法精度提高2～3倍.实验结果验证了LS-SVM算法的谱图形变分析能力以及插值法复原的有效性.