中文引用格式： 呂應(yīng)明，袁文平. 基于SCA-PSO的支持向量回歸車輛尾氣傳感器溫濕度補償方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(5)：38-43.
英文引用格式： Lv Yingming，Yuan Wenping. Research on temperature and humidity compensation method of vehicle gas sensor based on SCA-PSO support vector regression[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：38-43.
引言
近些年，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，各類車輛的保有量迅速增加，車輛尾氣是城市空氣污染的重要來源之一[1]。尾氣中存在大量的一氧化碳、氮氧化物以及顆粒物和粉塵[2]。其中氮氧化物（Nitrogen Oxide, NOx）和顆粒物（Particulate Matter, PM）是對人體危害較大的兩種污染物。氮氧化物會對人的眼、鼻、喉以及支氣管造成較大的損傷[3]。顆粒物主要是指PM10（可吸入顆粒物），經(jīng)人體吸入后容易沉積在肺泡內(nèi)并可能致癌[4]。
在上述兩種污染物的主要排放源中柴油機車占了總量的80%~90%[5]。在這樣的情況下，2020年我國開始實施柴油車的第四階段管理標(biāo)準(zhǔn)[6]。從上述各方面來看，柴油車尾氣污染物排放的控制與監(jiān)管對控制環(huán)境污染與提升大氣質(zhì)量來說至關(guān)重要。針對這個問題，本文將設(shè)計并搭建一款車載式尾氣檢測平臺，利用單片機與傳感器模塊，實時在線檢測車輛尾氣中NOx氣體和PM的濃度，并利用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊實時將檢測數(shù)據(jù)上傳至云端平臺。
檢測平臺中的NOx傳感器原理基于電化學(xué)反應(yīng)，利用催化電極將氮氧化物氣體分解成氮氣和氧氣，之后利用氧氣的濃度與分解前氮氧化物氣體濃度成比例的特點，檢測出氮氧化物氣體濃度。而上述反應(yīng)一般會受到溫度、濕度等因素影響[7]。在檢測平臺中，除溫濕度兩者會隨使用環(huán)境或檢測設(shè)備變化外，其余影響因素均已確定。因此可以利用溫濕度補償方法來降低其對輸出結(jié)果的影響。在NOx氣體傳感器內(nèi)部沒有集成溫度和濕度補償器的情況下，只能選用軟件溫濕度補償?shù)姆绞絹磉M行。
軟件補償是傳感器補償?shù)囊环N方式，整體思路是用檢測數(shù)據(jù)對模型進行訓(xùn)練后得到補償模型，之后利用該模型對檢測結(jié)果進行數(shù)據(jù)補償。一般來說，支持向量機訓(xùn)練的模型在存儲與識別過程中僅需要依賴支持向量，即識別方法具有更高的響應(yīng)速度，具有較好的實時性，十分適合用于車載式尾氣檢測。基于上述優(yōu)點，本文提出了一種基于支持向量回歸（Support Vector Regression, SVR）以及正余弦優(yōu)化算法（Sine Cosine Algorithm, SCA）改進式粒子群優(yōu)化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）的傳感器溫濕度補償方法，用于補償NOx氣體傳感器由于溫濕度引起的誤差。
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作者信息：
呂應(yīng)明，袁文平
（北京市科學(xué)技術(shù)研究院智能裝備研究所，北京 100061）
