Инверсия концентрации смешанного газа на основе ультрафиолетового поглощения с помощью иерархической сверточной нейронной сети

Lu C.; Bian Y.; Hu X.; Jin S.; Huang Y.; Cui Y.

Инверсия концентрации смешанного газа на основе ультрафиолетового поглощения с помощью иерархической сверточной нейронной сети

Lu C. , Bian Y. , Hu X. , Jin S. , Huang Y. , Cui Y.

2022

Предложена модель иерархической сверточной нейронной сети (CNN) для инверсии концентрации смешанного газа. Проанализированы смеси SO2, NO2 и NH3, где SO2 и NO2 — исследуемые газы, NH3 — “мешающий” газ. Для образцов моделирования получены средние абсолютные ошибки 0.5 и 0.9 ppm для SO2 и NO2. Модель хорошо зарекомендовала себя при различиях интенсивности поглощения компонентов не более чем на порядок. По сравнению с одномодульной моделью результаты CNN без иерархической структуры демонстрируют, что иерархическая структура значительно снижает перекрестные помехи и повышает точность прогнозирования.

Lu C. , Bian Y. , Hu X. , Jin S. , Huang Y. , Cui Y. Инверсия концентрации смешанного газа на основе ультрафиолетового поглощения с помощью иерархической сверточной нейронной сети. Журнал прикладной спектроскопии. 2022;89(4):591.

Цитирование

Список литературы

1. H. Amal, D. Shi, R. Ionescu, W. Zhang, Q. Hua, Y. Pan, L. Tao, H. Liu, H. Haick, Int. J. Cancer., 136, No. 6, E614–E622 (2015).

2. T. Xu, C. Tang, T. Yang, W. Zhu, J. Liu, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 43, No. 6, 905–919 (2006).

3. Y. Zhang, H. Guo, Z. Lu, L. Zhan, P. Hung, Eng. Appl. Art. Intell., 92, 103643 (2020).

4. M. Schroter, A. Obermeier, D. Bruggemann, M. Plechschmidt, O. Klemm, J. Air Waste Manage. Ass., 53, No. 6, 716–723 (2003).

5. J. H. Yang, J. Jung, J. H. Ryu, J. J. Yoh, Chemosphere, 257, 127237 (2020).

6. M. Lassen, D. B. Harder, A. Brusch, O. S. Nielsen, D. Heikens, S. Persijn, J. C. Petersen, Opt. Express, 25, No. 3, 1806–1814 (2017).

7. J. Uotila, V. Koskinen, J. Kauppinen, Vib. Spectrosc., 38, No. 1-2, 3–9 (2005).

8. H. O. Edwards, J. P. Dakin, Sens. Act. B: Chem., 11, No. 1-3, 9–19 (1993).

9. J. Kong, N. R. Franklin, C. Zhou, M. G. Chapline, S. Peng, K. J. Cho, H. Dai, Science, 287, No. 5453, 622625 (2000).

10. S. Herberger, M. Herold, H. Ulmer, A. Burdack-Freitag, F. Mayer, Build. Environ., 45, No. 11, 2430–2439 (2010).

11. V. Kampitakis, E. Gagaoudakis, D. Zappa, E. Comini, E. Aperathitis, A. Kostopoulos, G. Kiriakidis, V. Binas, Mat. Sci. Sem. Proc., 115, 105149 (2020).

12. P. Mahbub, A. Noori, J. S. Parry, J. Davis, A. Lucieer, M. Macka, Talanta, 218, 121144 (2020).

13. Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Smulko, J. Wojtas, Appl. Sci.-Basel., 10, No. 15, 5111 (2020).

14. L. Shao, B. Fang, F. Zheng, X. Qiu, Q. He, J. Wei, C. Li, W. Zhao, Spectrochim. Acta A, 222, 117118 (2019).

15. L. Dong, F. K. Tittel, C. Li, N. P. Sanchez, H. Wu, C. Zheng, Y. Yu, A. Sampaolo, R. J. Griffin, Opt. Express, 24, No. 6, A528–A535 (2016).

16. J. Zhao, S. Xiao, Optik, 195, 163142 (2019).

17. S. Khan, D. Newport, S. Le Calvé, Sensors, 19, No. 23, 5210 (2019).

18. L. Mei, P. Guan, Z. Kong, Opt. Express, 25, No. 20, A953–A962 (2017).

19. G. Hönninger, C. von Friedeburg, U. Platt, Atm. Chem. Phys., 4, No. 36, 231–254 (2004).

20. J. Mellqvist, A. Rosen, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 56, No. 2, 209–224 (1996).

21. S. Determann, J. M. Lobbes, R. Reuter, J. Rullkotter, Mar. Chem., 62, No. 1-2, 137–156 (1998).

22. Y. Matsumi, H. Shigemori, K. Takahashi, Atm. Environ., 39, No. 17, 3177–3185 (2005).

23. J. Yang, L. Du, Y. Cheng, S. Shi, C. Xiang, J. Sun, B. Chen, Opt. Express, 28, No. 13, 18728–18741 (2020).

24. C. L. Hammer, G. W. Small, R. J. Combs, R. B. Knapp, R. T. Kroutil, Anal. Chem., 72, No. 7, 1680–1689 (2000).

25. M. Caselli, L. Trizio, G. de Gennaro, P. Ielpo, Water Air Soil Poll., 201, No. 1-4, 365–377 (2009).

26. A. A. Tomchenko, G. Harmer, B. Marquis, J. Allen, Sens. Act. B: Chem., 93, No. 1-3, 126–134 (2003).

27. L. Song, H. Wu, Y. Yang, Q. Guo, J. Li, Appl. Opt., 59, No. 17, E9–E16 (2020).

28. J. Wang, M. Shi, P. Zheng, Sh. Xue, R. Peng, J. Appl. Spectrosc., 85, 190–196 (2018).

29. S. Cui, J. Wang, L. Yang, J. Wu, X. Wang, J. Pharm. Biomed. Anal., 102, 64–77 (2015).

30. Y. Yu, Y. Qu, Optik, 217, 164915 (2020).

31. L. Xiao, K. Tong, L. Song, L. Wang, P. Wu, W. Liu, X. Zhao, Opt. Eng., 59, No. 12, 125101 (2020).

32. X. Wang, Z. Li, D. Zheng, W. Wang, J. Appl. Spectrosc., 87, 54–61 (2020).

33. Y. Chen, H. Jiang, C. Li, X. Jia, P. Ghamisi, J. Geosci. Remote, 54, No. 10, 6232–6251 (2016).

34. L. Jing, M. Zhao, P. Li, X. Xu, Measurement, 111, 1–10 (2017).

35. W. Wang, Y. Yang, X. Wang, W. Wang, J. Li, Opt. Eng., 58, No. 4, 040901 (2019).

36. S. L. Manatt, A. L. Lane, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 50, 267–276 (1993).

37. W. Schneider, G. K. Moortgat, J. P. Burrows, G. S. Tyndall, J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 40, 195–217 (1987).

38. B. M. Cheng, H. C. Lu, H. K. Chen, M. Bahou, Y. P. Lee, A. M. Mebel, L. C. Lee, M. C. Liang, Y. L. Yung, Astrophys. J., 647, 1535–1542 (2006).

39. J. Brion, A. Chakir, D. Daumont, J. Malicet, C. Parisse, Chem. Phys. Lett., 213, 610–612 (1993).

40. H. Grosch, A. Fateev, S. Clausen, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 154, 28–34 (2015).

Источник

Информация

Автор

Lu C. Центр передовой фотоники, Школа электронных наук и инженерии Юго-Восточного университета
Bian Y. Центр передовой фотоники, Школа электронных наук и инженерии Юго-Восточного университета
Hu X. Центр передовой фотоники, Школа электронных наук и инженерии Юго-Восточного университета
Jin S. Центр передовой фотоники, Школа электронных наук и инженерии Юго-Восточного университета
Huang Y. Центр передовой фотоники, Школа электронных наук и инженерии Юго-Восточного университета
Cui Y. Центр передовой фотоники, Школа электронных наук и инженерии Юго-Восточного университета

Страницы

Год издания

2022

Ключевые слова

Коллекции

Журнал прикладной спектроскопии