基于PSO-SVM的循环热扰动湿度传感器设计
为解决传统湿度传感器在动态温湿环境中存在的迟滞误差与测量不稳定问题,本文设计了一种融合"循环热扰动-双路径解耦-智能补偿"机制的高精度湿度传感器。采用双湿度传感器交替进行升温与降温路径测量,结合露点反演技术,对不同温度点的湿度数据进行反推,实现将湿度值统一映射到参考温度,并结合计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)热仿真确定最优加热功率与结构参数,实现高效稳定的周期性加热与自然冷却。引入粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)支持向量机(support vector machine, SVM)回归算法建立多特征非线性修正模型,实现对迟滞误差的精确建模与路径权重自适应融合。实验结果表明,本文提出的高精度湿度测量系统对湿度测量的平均绝对误差为0.52 %RH,均方根误差为0.57 %RH。
o solve the problems of hysteresis error and measurement instability existing in traditional humidity sensors in dynamic temperature and humidity environments, this paper designs a high-precision humidity sensor integrating the mechanism of "cyclic thermal disturbance - dual-path decoupling - intelligent compensation". Dual humidity sensors are adopted to alternately measure the heating and cooling paths. Combined with the dew point inversion technology, the humidity data at different temperature points are inverted to achieve the unified mapping of humidity values to the reference temperature. Combined with Computational Fluid Dynamics (CFD) thermal simulation, the optimal heating power and structural parameters are determined to achieve efficient and stable periodic heating and natural cooling. The Particle Swarm Optimization (PSO) and Support Vector Machine (SVM) regression algorithm are introduced to establish a multi-feature nonlinear correction model, achieving accurate modeling of hysteresis error and adaptive fusion of path weights. The experimental results show that the average absolute error of the high-precision humidity measurement system proposed in this paper for humidity measurement is 0.52%RH, and the root mean square error is 0.57%RH.
曹希龙、刘清惓、洪鑫、田祥民
南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京 210044;南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京 210044;南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京 210044;南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京 210044;南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044
电气测量技术、电气测量仪器计算技术、计算机技术
湿度传感器迟滞误差露点反演循环热扰动粒子群优化支持向量机计算流体动力学
humidity sensorhysteresis errordew point inversioncyclic thermal disturbanceparticle swarm optimization support vector machinecomputational fluid dynamics
曹希龙,刘清惓,洪鑫,田祥民.基于PSO-SVM的循环热扰动湿度传感器设计[EB/OL].(2025-07-01)[2025-07-19].http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/202507-3.点此复制
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