硝酸鹽濃度是海洋生態(tài)系統(tǒng)研究的重要指標(biāo)。光學(xué)法硝酸鹽原位傳感器具有測(cè)量速度快、無(wú)需化學(xué)試劑的優(yōu)點(diǎn),在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)方面,優(yōu)于鎘柱還原法等實(shí)驗(yàn)室化學(xué)方法。在計(jì)算模型方面目前國(guó)內(nèi)外硝酸鹽光學(xué)傳感器多使用偏最小二乘法(PLS)對(duì)紫外吸收光譜進(jìn)行光譜分析建模,模型優(yōu)化難度較大且泛化能力較低,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型理論上能夠以任意精度逼近任何非線性連續(xù)函數(shù),樣本充足的情況下精度較高,泛化能力強(qiáng)。利用自主研制的海水硝酸鹽原位傳感器,研究了硝酸鹽濃度范圍為30～750μg·L^-1的人工海水的紫外吸收光譜,建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,定量計(jì)算水中的硝酸鹽濃度。對(duì)比研究了單隱藏層和雙隱藏層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)硝酸鹽濃度測(cè)量的性能,確定采用雙隱藏層結(jié)構(gòu),模型的輸入層為200～275 nm波段的吸收光譜數(shù)據(jù),輸出層為硝酸鹽濃度測(cè)量值,使用sigmoid函數(shù)作為激活函數(shù)。采用梯度下降法更新每一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值參數(shù),學(xué)習(xí)率為0.26,迭代55 000次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。通過(guò)8組隨機(jī)驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行模型盲測(cè)驗(yàn)證,得到的雙隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的硝酸鹽濃度預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的線性相關(guān)度較高(R²=0.997),均...

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【文章目錄】：
引 言
1 實(shí)驗(yàn)部分
    1.1 原位硝酸鹽傳感器
    1.2 人工海水配置
    1.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理
    1.4 模型的評(píng)價(jià)方法
2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立
    2.1 數(shù)據(jù)歸一化處理
    2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定
    2.3 訓(xùn)練參數(shù)的設(shè)置
3 結(jié)果與討論
    3.1 光譜及分析
    3.2 預(yù)測(cè)結(jié)果及精度評(píng)價(jià)
    3.3 實(shí)際應(yīng)用與對(duì)比測(cè)試
4 結(jié) 論



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