中文引用格式： 呂應明，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]. 電子技術應用，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，隨著我國經濟快速發展，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），經人體吸入后容易沉積在肺泡內并可能致癌[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準[6]。從上述各方面來看，柴油車尾氣污染物排放的控制與監管對控制環境污染與提升大氣質量來說至關重要。針對這個問題，本文將設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，并利用物聯網數據傳輸模塊實時將檢測數據上傳至云端平臺。
檢測平臺中的NOx傳感器原理基于電化學反應，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境或檢測設備變化外，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果的影響。在NOx氣體傳感器內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的方式來進行。
軟件補償是傳感器補償的一種方式，整體思路是用檢測數據對模型進行訓練后得到補償模型，之后利用該模型對檢測結果進行數據補償。一般來說，支持向量機訓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）以及正余弦優化算法（Sine Cosine Algorithm, SCA）改進式粒子群優化算法（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：
呂應明，袁文平
（北京市科學技術研究院智能裝備研究所，北京 100061）
