Нейросетевое определение температуры воды по спектрам комбинационного рассеяния
А. Павлов+, Д. Деримедведь+*×, Н. Минаев+, Е. Мареев+
+Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", 119333 Москва, Россия
*Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, 105005 Москва, Россия
×Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 115409 Москва, Россия
Abstract
Разработан подход для бесконтактной термометрии воды на основе
спектроскопии комбинационного рассеяния и машинного обучения. Нейронная
сеть, состоящая из одного сверточного слоя и пяти остаточных блоков
(ResNet), восстанавливает температуру по О-Н полосе комбинационного
рассеяния (3000-3800 см-1) в диапазоне 30-95 °C. Средняя
абсолютная ошибка (MAE) составляет 0.4 °C, что почти на порядок
лучше классического метода на основе двухцветной аппроксимации
(MAE = 3.9 °C). Классический подход демонстрирует выраженный гистерезис
при многократных циклах нагрев/охлаждение, связанный с
запаздыванием восстановления физико-химических свойств воды при быстром
нагреве/охлаждении в то время как нейросетевой метод остается
независимым от стадии цикла. Достигнутая точность близка
к предельной точности используемой термопары (
°C), что
указывает на потенциал метода при использовании более точных эталонов.