|
Эта публикация цитируется в 6 научных статьях (всего в 6 статьях)
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И АНАЛИЗ ДАННЫХ
Численные методы анализа многокомпонентных газовых смесей с помощью инфракрасной лазерной спектроскопии
И. С. Голяк, Е. Р. Карева, И. Л. Фуфурин, Д. Р. Анфимов, А. В. Щербакова Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Аннотация:
В настоящей работе рассматривается применение машинного и глубокого обучения в спектральном анализе многокомпонентных газовых смесей. Экспериментальная установка состоит из квантово-каскадного лазера с диапазоном перестройки 5,3 – 12,8 мкм пиковой мощностью до 150 мВт и астигматической газовой ячейки Эрриотта с длиной оптического пути до 76 м. В качестве тестовых веществ использовались ацетон, этанол, метанол и их смеси. Для обнаружения и кластеризации веществ, в том числе молекул-биомаркеров, предложены методы машинного обучения, такие как стохастическое вложение соседей с t-распределением, метод главных компонент и методы классификации, такие как случайный лес, градиентный бустинг и логистическая регрессия. Для спектрального анализа газовых смесей использована неглубокая свёрточная нейронная сеть на базе TensorFlow (Google) и Keras. В качестве обучающей выборки использовались модельные спектры веществ, а в качестве тестовой – модельные и экспериментальные. Показано, что нейронные сети, обученные на модельных спектрах (база данных NIST), могут распознавать вещества в экспериментальных газовых смесях. Предложено использовать нейронные сети для идентификации газовых смесей как единого целого. На экспериментальной установке зарегистрированы следующие минимальные концентрации: 80 ppb для ацетона и 100 – 120 ppb для этанола и метанола. Показана возможность применения предложенных методов для анализа спектров выдыхаемого человеком воздуха.
Ключевые слова:
газовый анализ, спектральный анализ, биофотоника, инфракрасная спектроскопия, квантово-каскадный лазер, биомаркер, машинное обучение, глубокое обучение
Поступила в редакцию: 20.09.2021 Принята в печать: 30.10.2021
Образец цитирования:
И. С. Голяк, Е. Р. Карева, И. Л. Фуфурин, Д. Р. Анфимов, А. В. Щербакова, “Численные методы анализа многокомпонентных газовых смесей с помощью инфракрасной лазерной спектроскопии”, Компьютерная оптика, 46:4 (2022), 650–658
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/co1057 https://www.mathnet.ru/rus/co/v46/i4/p650
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 10 | PDF полного текста: | 10 |
|