嵌入式气体检测系统及其图像分析算法

针对传统气体检测方法的不足,提出了基于嵌入式和卟啉阵列传感器的气体快速检测系统及其图像分析算法。该系统通过USB接口的摄像头采集待测气体与卟啉阵列传感器反应前后的RGB图像信息,再由图像处理算法得到图像中每个卟啉点的颜色变化信息,最后通过模式识别算法得到待测气体种类和浓度。重点研究了检测系统的结构及软件功能的设计,给出了针对卟啉阵列传感图像的图像处理算法及与标准数据库匹配的模式识别算法。通过对氨气等气体进行试验,结果表明该系统及其分析算法能够很好地识别出气体的种类和浓度。     

工业仪表用压力传感器阵列信号快速增强研究

常规的压力传感器阵列信号增强方法以噪声信号处理为主,无法满足工业仪表的测量需求。因此,研究了工业仪表用压力传感器阵列信号快速增强这一课题。首先,构建压力传感器阵列信号快速增强模型,定向捕捉工业仪表用压力传感器噪声干扰源,并确定压力信号的幅度、频率、相位等信息,对其进行针对性增强;然后,抑制传感器信号通道的交叉耦合噪声,考虑压力信号与噪声信号的功率谱关系,能更准确地还原原始压力信号,从而优化信号增强质量。通过对比实验,验证了该方法的信号增强比更高,能满足阵列信号快速增强需求,应用价值较高。     

基于卟啉传感器阵列系统的肺癌标志物识别算法

卟啉传感器阵列系统可以检测肺癌呼出气体中特定的标志性气体,不同标志性气体检测输出的差值图谱不一样.介绍了一种结合反向传播(BP)神经网络和主成分分析(PCA)的肺癌标志性气体种类识别算法,并将其应用在卟啉传感器阵列系统中.通过计算卟啉传感器阵列中各点的主成分得分选出敏感点,保留各气体敏感点的值,并组成识别模板作为BP神经网络的输入层,达到去除冗余数据的目的.通过实验对比聚类分析结果、未降维数据的BP神经网络识别结果及已经PCA降维后的数据作为输入的BP神经网络识别结果,证明提出的算法可以更加精确地识别不同的肺癌标志性气体.     

基于气体传感器阵列和非线性信号分析技术的龙井茶品质检测方法研究

本文研究了一种基于传感器阵列信号分析的龙井茶品质检测技术,采用多气体传感器阵列构建检测平台,实验检测不同储存时间的龙井茶样品,并对传感器阵列信号开展信号分析。为了进一步优化传感器阵列检测龙井茶品质的准确性,对传感器阵列参数优化,得到优化之后的阵列,优化后的传感器阵列具有更高的准确性。采用载荷分析（Loadings）、归一化处理进行数据的预处理。实验采用模糊c均值聚类（FCM）、k近邻函数（KNN）和概率神经网络（PNN）三种方法对传感器阵列检测信息进行了模式识别,以评估所构建系统的检测精度。结果表明三种方法的识别正确率分别为90.83%,90%和93.3%。结果表明KNN和PNN针对气体传感器阵列检测龙井茶品质领域均呈现了较好的模式识别结果。以上结果证明该系统具有较好的检测精度,随机共振系统输出相关系数曲线可以较好的区分不同茶叶样品,并且依托互相关系数特征峰值构建了其品质分析模型。     

用于iGPS的阵列式光电传感器设计

针对目前iGPS自带光电传感器无法应用于大尺寸部件的动态位姿检测领域的问题,设计了一种阵列式光电传感器,并提出了结构参数标定方法.该传感器由传感器本体、放大器以及前端处理器三部分组成.放大器将本体上的环形阵列硅光电池组接收到的微弱激光信号转换为可用电压信号,并进行信号放大与调理;以STM32F103ZET6为主控芯片的前端处理器完成信号采集、识别、计算与传送功能.实验结果表明:在10m×10m测量范围内,使用该光电传感器,系统测量精度为0.5 mm,满足实际应用要求.     

微热板阵列式集成气体传感器的芯片电路设计

针对加热测温一体化集成微热板阵列气体传感器的需要,以微热板加热性能测试参数为依据,提出了一种基于微热板气体传感器阵列的单片集成方案。该方案包括由四个微热板构成的传感器阵列,加热驱动单元和信号采集单元。采用Hspice软件对加热驱动电路和信号采集电路进行设计,并进行了芯片电路系统的仿真。仿真结果表明实现了微热板的独立控温和信号的采集,验证了该方案的可行性和正确性。     

基于传感器阵列优化的东北山参品质检测方法研究

研究了一种基于传感器阵列优化的储存山参品质检测方法.实验记录气体传感器阵列对山参样品的响应信号,采用传感器载荷分析的方法对传感器阵列响应信号进行优化.优化后传感器阵列主成分区分度提高了10.46％.优化后传感器阵列检测信号输入非线性数据共振模型,基于系统输出互相关系数COE(Cross Correlation Coefficient,)特征值经由线性拟合方法构建储存山参品质检测模型Q=(COEmax-0.23)/0.02(R2=0.99026).验证实验结果表明所构建的模型的预报准确度为83.3％.所探索的方法有望在储存中药材品质检测领域得到广泛应用.     

基于压缩感知的无线阵列及协同信号处理

传感器阵列信号处理是目标监测重要手段之一,传感器节点向后端数据融合中心发送原始信号不可避免地导致传输延时大、能耗高等问题.为实现低功耗、高精度、灵活部署的目标监测,提出了基于压缩采样的无线阵列.借助新兴的压缩感知理论,解决低功耗低速率无线通信难以满足阵列原始信号的实时传输的问题,并保证阵列测向性能;同时根据相邻节点信号的相关性,设计了基于模型先验知识的信号协同重构算法,以较低的运算负荷完成信号的重构.仿真表明基于压缩感知的无线阵列能实现有效的目标测向,同时在数据量严重受限时性能明显优于传统方法.最后,通过简易实验验证了该方法在低成本平台上的可行性.     

基于卟啉传感器的气体检测系统的设计

针对传统气体检测方法的不足,设计了一种基于卟啉传感器的快速气体检测系统.反应室的流体仿真表明该系统检测结果具有可比性.该系统采集存储卟啉传感器与气体反应前后的图像,通过图像处理技术获得传感器阵列的颜色变化信息,将其与数据库中的记录进行匹配,得到检测结果.实验表明:该系统响应快速,能准确检测识别多种有害气体.     

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。     

SCADA系统在五百梯气田天然气生产中的应用

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统,即数据采集与监视控制系统。它可以对现场运行的设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。本文从现场仪表、自控设备、RTU、通讯处理器、数据传输系统、上位系统等方面介绍了SCADA系统在五百梯气田天然气生产中的实际应用情况,分析了目前系统存在的问题,提出了一些建议措施。     

Metallo-porphyrin zinc as gas sensitive material for colorimetric gas sensors on planar optical waveguides

The presented work focuses on the investigations of a metallo-porphyrin and its gasochromic behavior to different gases. Gasochromic materials change their color while they are exposed to a certain gas. So they offer the possibility to develop highly selective chemical gas sensors and gas sensing systems. The focus of this work is the characterization of the metallo-porphyrin 5, 10, 15, 20-tetraphenylporphyrin-zinc (ZnTPP). Nonetheless, there is a wide range of other possible metallo-porphyrins. When embedded into a polymeric matrix (PVC) a color change to the toxic gas NO₂ can be detected. To develop a stand-alone gas sensor, the porphyrin/PVC matrix is deposited onto a planar optical waveguide. The color change of the porphyrin dye can be detected in the evanescent field of the optical waveguide. Therefore, the light of a high power LED is coupled into the waveguide. The color change of the porphyrin is detectable with photodiodes as a variation of the out-coupled light intensity. The sensor shows no unwished sensitivities to CO₂ and CO and only low to NH₃. NO₂ is detectable with a resolution of 1?ppm.     

卟啉传感器气体检测系统流量控制研究

针对目前卟啉传感器气体检测系统中采样气体流量控制的不足,提出了一种控制精度高、响应速度快、超调量小的流量控制系统。该系统利用增量式PID算法调整PWM脉冲信号的占空比,从而间接地改变直流电机两端电枢电压的大小,实现对采样气体流量的控制。流量控制精度为±1.5 cm3/min,且气体流量仅需15.6 s就能达到稳定。实验结果表明:控制采样气体流量,有助于卟啉传感器气体检测系统准确、快速地实现对目标气体的检测。     

Highly sensitive detection of HCl gas using a thin film of meso-tetra(4-pyridyl)porphyrin coated glass slide by optochemical method

The meso-tetra(4-pyridyl)porphyrin (MTPyP) deposited on glass slide by dip coating was used as a solid state sensor for HCl gas detection by optochemical method. Exposure of MTPyP coated glass slide to HCl gas results in the formation of protonated meso-tetra(4-pyridyl)porphyrin (PMTPyP). UV-vis and fluorescence spectral methods were used to study the protonation of MTPyP both in solution and on solid state. The absorption spectrum of MTPyP modified glass slide shows an intense Soret band at 427 nm, which is shifted to 470 nm upon exposure to HCl gas. The concentration of HCl gas was monitored from the absorbance changes of Soret band of PMTPyP at 470 nm. The detection limit of the solid state sensor was found to be 0.01 ppm. The recovery rate of the solid state was very fast and it was monitored by UV-vis and fluorescence techniques with successive exposure to HCl gas and ammonia vapor with nitrogen gas. The planarity and energy of the molecule have changed after exposed to HCl gas which was confirmed by ab-intio calculation using Gaussian software. The response of the solid state sensor towards HCl gas was highly stable for several months.     

自创大型实训台在高职自动控制实训教学中的应用

本文来自于实验室建设和自动控制实训设备的自主研制科研课题。如何面对和解决实训器材短缺,我们做了大胆的尝试,自己动手研制出"给水台"、"观光梯"、"龙门吊"等大型综合实训台及与之配套PLC、单片机等核心控制器件实训台。这里重点对给水设备综合实训台的外观、结构、原理等做了介绍。就双泵转换给水电气控制实训过程式做为范例简介;强调了生产环节及安装工艺,给学生留有充分灵活地设计、安装、实际训练空间。该课题解决了我院自动控制类实训设备不足的问题,在相关课程的实训项目教学实施过程中发挥了重要作用,对于职业院校自动控制、机电一体化等专业教学实训实验设备自主开发、研制有借鉴意义。     

SQL和VBA技术在气体分段计量中的应用

本文阐述了在气体分段计量系统中,利用SQL和VBA技术,基于Wonderware Intouch和Microsoft Excel软件来实现生产数据存储、索引以及报表自动化的关键技术和流程,对于从事SCADA系统开发和报表软件开发人员,尤其是SCADA报表开发有着重要的参考意义。     

半导体有机膜测试电路

采用两种不同的方法测试有机半导体薄膜气敏传感器。实验表明CuPc对NH_3、O_3、No_2等气体有较高的灵敏度。     

多网融合的环境状况远程实时监测系统设计

提出一种融合Ad hoc网络、GPRS/GSM和PSTN的远程分布式环境状况实时监测系统设计方案。由IEEE 802.15.4标准组建的Ad hoc无线传感器网络负责监测环境温湿度、光照度、煤气及CO浓度等;采用GPRS/GSM模块和嵌入式Modem构造无线网关,实现Ad hoc网络与GPRS/GSM和PSTN的无缝连接,将无线传感器网络采集的数据发送到手机或远端计算机。系统具有小、远和散的特点,可实现多点分布、中央管理、多层报警和远程监测。     

创建智能监控的水工业远程综合自动化系统架构

城市水工业是一个传统的基础企业,自动化控制系统发展太慢,跟不上我国其他行业。21世纪是数字化、信息化和网络化时代。随着It技术、网络技术、无线传感器网络技术、高端的计算机技术、虚拟技术、嵌入式技术以及监控组态软件和先进控制技术的迅猛发展,只有创建最现代化最科学的综合自动化系统—即无处不在的云控制智能监控系统、才能建造经济持续发展的新型水企业。"12.5"期间,国务院拨重金用在云计算的高新技术建设上。云的时代,真正来临了。在数字化和网络化的伟大变革,数字信息量在不断爆炸,敏感业务的要求越来越高,动态的灵活的It网络服务的功能要求越来越快速和越来越安全。云离我们很远,但离我们也很近。