Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Восстановление концентраций газов в многокомпонентных смесях из многоспектральных лазерных измерений в условиях выбросов сигнала методом Хьюбера

# 12, декабрь 2016
DOI: 10.7463/1216.0852463
Файл статьи: SE-BMSTU...o109.pdf (1127.57Кб)
авторы: Городничев В. А.1, Белов М. Л.1,*, Еременко Л. Н.1, Назаров В. В.1

УДК 621.378:551.508

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Лазерные газоанализаторы являются наиболее перспективными для оперативного количественного анализа газовых загрязнений атмосферы.
Одной из проблем лазерного газоанализа является неустойчивость результатов восстановления концентраций компонент газовых смесей в реальных условиях шумов в регистрируемом лазерном сигнале. Это приводит к необходимости использовать специальные алгоритмы обработки.
При восстановлении количественного состава многокомпонентных газовых смесей из многоспектральных лазерных измерений эффективно используются методы регуляризации Тихонова, поиска квазирешений и нахождения байесовских оценок. Эти методы дают возможность по результатам одиночных измерений определять количественный состав газовых смесей в условиях шумов измерений.
При дистанционном зондировании стационарных газовых образований или лабораторном анализе ранее отобранных проб воздуха (когда газовая смесь стационарна) процедуры восстановления в условиях шумов измерений концентраций газов в многокомпонентных смесях могут быть существенно более простыми.
Рассматривается задача многоспектрального лазерного анализа стационарных газовых смесей, для которых возможно проведение серии измерений.
При наличии шумовых выбросов в регистрируемом лазерном сигнале (и как следствие выбросов в определяемых по одиночным измерениям концентраций газов) необходимо использовать устойчивые (робастные) методы оценивания, позволяющие существенно уменьшить влияние выбросов на оценку искомых параметров.
В работе для определения концентраций газов в многокомпонентных стационарных смесях в условиях выбросов сигнала используется метод Хьюбера.
Для оценки значения параметра Хьюбера и эффективности метода Хьюбера для нахождения устойчивых оценок концентраций газов в многокомпонентных стационарных смесей из лазерных измерений проводилось математическое моделирование.
Результаты математического моделирования показывают, что, несмотря на значительное отличие между собой погрешностей газовых компонент смеси, характер зависимости погрешностей от параметра Хьюбера для всех газовых компонент одинаковый. При оптимальном выборе параметра Хьюбера (~ 0,00025…0,000025 в случае конкретной смеси, для которой проводилось математическое моделирование) погрешности измерения концентраций для всех газовых компонент много меньше погрешностей измерения при использовании стандартного метода наименьших квадратов.

Список литературы
  1. Городничев В.А. Разработка методов и оптико-электронных средств лазерного оперативного контроля многокомпонентных газовых смесей составляющих ракетных топлив и других токсичных веществ: дисс. … докт. техн. наук. М., 2009. 307 с.
  2. Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров. М.: Физматлит, 2009. 416 c.
  3. Демтрёдер В. Современная лазерная спектроскопия: пер. с нем. Долгопрудный: Интеллект, 2014. 1071 с. [Demtroeder W. Laser spectroscopy. 4thed. B.: Springer, 2008. Vol. 1-2].
  4. Еременко Л.Н. Метод определения количественного состава сложных газовых смесей лазерным оптико-акустическим анализатором: дисс. … канд. техн. наук. М., 2010. 142 с.
  5. Основы количественного лазерного анализа / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.А. Городничев, Ю.В. Федотов; под ред. В.Н. Рождествина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 463 с.
  6. Neubauer A. Inverse and Ill-Posed Problems. Режим доступа:http://www.impan.pl/BC/Arch/2008/08NeubauerCourse.pdf (дата обращения 20.09.2016).
  7. Engl H.W., Hanke M., Neubauer A. Regularization of inverse problems. Dordrecht; Boston: Kluwer, 1996. 321 p.
  8. Еременко Л.Н., Козинцев В.И., Городничев В.А. Метод байесовских оценок в задаче лазерного газоанализа // Известия вузов. Физика. 2008. № 9. С. 29-35.
  9. Существующие подходы к решению некорректных задач. Режим доступа: http://pelbook.narod.ru/2004/02.htm (дата обращения 20.09.2016).
  10. Катаев М.Ю., Бойченко И.В. Программное и методическое обеспечение задач лидарного зондирования атмосферы. Томск: STT, 2007. 236 с.
  11. Городничев В.А. Методы восстановления концентраций газов для задачи лидарного контроля газовых загрязнителей атмосферы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2003. № 9. С.52-56.
  12. Крянев А.В., Лукин Г.В. Математические методы обработки неопределенных данных. М.: Физматлит, 2003. 212 с.
  13. Крянев А.В., Лукин Г.В. Метрический анализ и обработка данных. М.: Физматлит, 2010. 280 с.
  14. Козинцев В.И., Белов М.Л., Городничев В.А., Федотов Ю.В. Лазерный оптико-акустический анализ многокомпонентных газовых смесей. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. 352 с.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)