最小二乘法在电子鼻动态信息融合中的应用

基于集成气敏传感器阵列和多传感器信息融合技术的电子鼻系统,可用于气体/气味的定性定量识别.电子鼻走出实验室的关键是高效的识别算法和简化的实验装置.本文提出最小二乘法在简化的电子鼻系统中的应用模型.利用线性最小二乘法拟合传感器阵列的动态响应曲线,建立电子鼻系统的知识库并进行智能识别.利用该方法并结合气体传感器阵列在不同温度条件下的动态响应信号,对雪碧、酷儿和绿茶三种饮料样本进行定性识别,仿真验证结果表明该方法的识别准确率达到100%.     

基于电子鼻的气敏传感器及其阵列

电子鼻是模拟动物的嗅觉系统设计研制的一种智能电子仪器,是利用气敏传感器阵列的响应图谱来识别气味的电子系统。本文从应用的角度出发,对电子鼻系统中常用气敏传感器的工作原理、适用范围和优、缺点进行了比较,指出了电子鼻系统中选择气敏传感器及其阵列的一些注意事项,为电子鼻特别是便携式电子鼻的研制提供参考。     

基于气敏传感器阵列和PCA的猪肉新鲜度快速分类方法

根据猪肉的腐败机理及其气味特征,合理选用了气敏传感器阵列,建立了一套用于猪肉新鲜度识别的电子鼻系统。通过不同保存温度不同时间的猪肉样品的电子鼻检测实验,探讨了电子鼻的实时响应特性的补偿方法和基于PCA的猪肉新鲜度的判别模式。同时采用挥发性盐基氮(TVBN)和微生物菌落总数检测实验进行对比分析。结果表明:在不同实验条件下,由于微生物作用产生的猪肉腐败规律,可由电子鼻实时检测;把温湿度信息作为PCA输入分量,能较好补偿温湿度造成的传感器误差。但是对于不同保存温度,判别模式是不同的。结果也表明,建立的电子鼻系统可以分析腐败过程,并半定量地表征猪肉腐败水平。     

基于FastICA和神经网络的电子鼻模式识别

气体传感器阵列是电子鼻系统的重要组成部分,传感器阵列的交叉敏特性严重影响电子鼻对气体识别的准确率.将快速独立分量分析算法和BP网络相结合用于电子鼻的模式识别可以有效地改善这一问题.并由一个5个传感器组成的电子鼻系统,对10组不同体积分数的3种气体测量得到的30组数据样本进行仿真.结果表明,用快速独立分量分析对数据作预处理,可以简化计算,减少数据之间的相关性,将预处理后的数据样本作为BP网络的输入,使网络结构简化,收敛速度快.利用该方法可以提高电子鼻识别气体的准确率.     

一种基于局部多项式回归的气敏传感器模型优化算法

气敏传感器精确建模,为实现气体精确测量发挥重要作用。针对气敏传感器差异造成自动化系统不稳定问题,提出一种参数校准算法。然后基于改进PSO-BP神经网络拟合传感器响应值与气体浓度之间的关系特性,构建出二维气敏特性模型。同时为减少温度对数学模型影响,又提出回归分析三维模型优化方法。实验及应用结果表明,该参数校准方法以及模型优化方法,提高原模型参数精度以及系统可靠度,为气敏传感器制备与应用提供较高参考价值。     

射频磁控溅射SnO2/MWCNTs 薄膜材料的气敏性能研究

采用射频反应磁控溅射方法制备掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)的snO2薄膜材料,并在此基础之上制作了N02气敏传感器,使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了SnO2/MWCNTs薄膜材料的表面形貌、物质组份材料特性,采用气敏元件测试系统来分析优越感的气敏效应,包括灵敏度、选择性、响应-恢复等特性,实验结果表明该气敏传感器对超低浓度(10ppb)NO2气体有很好的灵敏度,对干扰气体不敏感,提出了气敏机理解释实验现象.     

基于特征比值法的电子鼻农药识别系统

采用二氧化锡半导体气敏传感器、热线型和催化型气敏传感器构成气体传感器阵列,用小波降噪和数据压缩对传感器响应信号进行预处理,采用特征比值法对响应曲线进行特征提取.选取不同浓度的常用农药等10种气体用径向基神经网络进行训练和识别试验,气味识别正确率达到83.3%.     

基于传感器温度动态响应信息和Kohonen算法的葡萄酒定性识别方法

对复杂混合气体/气味的定性识别是电子鼻技术应用的重要方面.文章以对不同品牌的葡萄酒样本的定性识别为例,尝试利用气体传感器温度动态响应信息并结合Kohonen算法,实现对复杂混合气体/气味的定性识别.仿真验证结果表明:采用仅由3个气体传感器构成阵列的电子鼻系统,利用上述方法对5种不同品牌的葡萄酒样本的识别准确率达到100%.文中同时针对识别对象的特点,介绍了一种差值抵消的数据预处理方法.     

基于分段平均微分值法的动态检测识别系统

本文将动态检测方法应用到电子鼻技术中,采用半导体气敏传感器MQ131、MQ135、MQ138组成阵列,设计了实时的动态检测、数据采集系统,测试了甲苯、乙酸酐、乙醚、丙酮四种气体.并且针对气体在动态检测方式下的气敏机理,提出了一种新的特征提取方法--分段平均微分值法,此方法既能获取动态响应过程的主流特征信息又有效地削弱了浓度的影响.最后,将分段平均微分法结合BP神经网络模式识别技术对不同浓度下的甲苯、乙酸酐、乙醚、丙酮四种气体进行了识别,识别率可达91.67%.     

劲酒电子鼻鉴别分析中传感器阵列优化方法研究

气敏传感器阵列优化是电子鼻应用研究中的一个重要方面.阵列优化后可以消除初始阵列中的冗余信息,提高识别能力.在电子鼻对劲酒进行鉴别分析中.分别采用相关系数绝对值累加和最小分析、PCA第二主成分系数选择性分析、基于变异系数的因子载荷分析三种方法研究了初始传感器阵列的优化阵列.结果表明3种优化阵列组成形式基本相同,进而构造出了适宜劲酒电子鼻分析的传感器阵列.计算分析表明,传感器优化阵列可以很好地对酒精度为35和38度的两种劲酒产品进行鉴别分类.这也为电子鼻分析中阵列的优化选取提供了一种方法与思路.     

电子鼻温度控制系统的设计

针对目前电子鼻中温度控制系统存在的不足,提出了一种使用简便、控制速度快,且精度高的温控系统.系统利用半导体制冷片的快速制热和制冷功能,通过控制制冷片两端的电流方向,同时使用PID控制算法和环境温度补偿方法,实现气室温度控制.通过实验,进一步验证了温度对湿度和传感器的影响.实验结果表明:系统能够达到的控温精度为±0.3℃...     

气体传感器阵列温度漂移抑制的研究

半导体气体传感器存在漂移问题,温度变化对漂移的影响尤为明显.在气体传感器阵列中,可以加入温度、湿度等传感器,监测其工作环境.实验系统采用恒温箱设定一组温度,制备气体样本20例(两种浓度样本各10例),采集传感器对样本的响应;通过人工神经网络来识别样本;当有误判发生时,在原网络中引入温度传感器的响应值,消除了误判,在一定程度上抑制了漂移,改善了网络性能,验证了该温度漂移抑制方法的可行性.     

温湿度对SnO2基CO气体传感器敏感特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SnO2粉体及Pd掺杂浓度比分别为0.2 mol%、2 mol%1、0 mol%的三种掺杂粉体。以制得的粉体作为敏感材料,制成陶瓷微热板式CO气体传感器。在自行搭建的气体测试平台上,测试了各传感器在不同环境温湿度条件下对CO的响应,研究了Pd掺杂浓度对传感器湿度稳定性的影响,探讨了湿度影响传感器灵敏度的机理。实验结果表明:0.2 mol%Pd掺杂器件在不同湿度条件下灵敏度离散度由掺杂前的20.5%降低至8.63%,有效提高了传感器的湿度稳定性。10 mol%Pd掺杂器件在湿度大于50%相对湿度时,对20×10-6 CO出现反常响应,在还原气体CO出现时气敏膜电导减小。     

医用电子鼻传感器系统的发展

医用电子鼻是一种特殊的电子鼻系统,与通用电子鼻一样,传感器系统是它的核心。现有的气体传感器主要有金属氧化物半导体型、电化学型、导电聚合物型、石英微天平等几种,但将它们用于医用电子鼻都还有不足,因为医用电子鼻对传感器系统有更高的要求,它要求气体传感器谱度更广、检测限更低、灵敏度和稳定性更好。     

针对香蕉品质检测的专用电子鼻系统

研究开发了一套针对香蕉品质检测的专用电子鼻系统。针对香蕉品质变化过程中释放的特征气体选择了特定的气敏传感器阵列,利用传感器检测腔的环境控制优化模块来稳定气体传感器的工作环境,提高系统检测精度和稳定性。同时通过传感器阵列及气腔的小型化设计,实现系统的便携化,极大地提高了系统的实用性。系统采用数据预处理和BP神经网络的组合识别算法,对香蕉的不同品质状态进行了分类识别。实验结果表明,系统的识别率达到了100%。     

特种装备内部环境气氛传感系统设计与实现

为长期监测特种装备内部环境气氛的变化规律,研制了一种基于STM32微处理器的嵌入式气氛传感系统.核心敏感元件选用SHT15数字式温湿度传感器、LOX02数字式氧气传感器和自主研制的MEMS氢气传感器.设计了一种独特的低功耗供电方案,有效降低了系统的休眠功耗.测试结果表明:系统能够准确测量环境的温度、湿度、气体压力、氧气浓度和氢气浓度等重要指标,体积小、功耗低,对特种装备可靠性评估具有重要意义.     

用于室内有毒气体快速检测的便携式CC/SAW电子鼻

开发了一种用于室内空气质量快速检测的便携式电子鼻气体分析仪.该仪器利用毛细管分离柱(CC)将混合气体选择性分离,实现对气体的分类识别,然后借助声表面波(SAW)传感器频率响应测量每种组分对应的浓度,实现对气体的量化.实验针对17种有毒有害气体进行测试,结果表明该系统能对低浓度复杂混合气体进行快速检测,且具有较高的灵敏度,良好的选择性和重复性.这为不同应用场合下的痕量气体检测提供了一种可行的技术.     

基于虚拟仪器的气体传感器自动测试系统

针对传统气体传感器测试系统的缺点,开发了一套基于虚拟仪器的气体传感器测试系统,该系统能够自动控制气体传感器的工作温度、湿度及测试气体的体积分数,并且能够自动采集传感器的动态响应信号。同时,结合实例详细介绍该系统的电气连接、LabVIEW测试软件设计和系统数据采集的稳定性及可靠性。     

非确定性密闭舱室温湿度控制系统研究

复杂的水下环境会对常规条件下的测量设备及传感器性能产生影响;因此模拟水下温湿度环境对于水下设备及传感器的性能测试及标定具有重要意义;针对非确定性密闭舱室温湿度精确控制需求,重点研究了一种温湿度动态控制系统;首先设计了温湿度控制系统的硬件结构和软件功能模块;其次,研究了一种P-Fuzzy-PID控制方法,并建立了温度的模糊PID控制模型,在不同温湿度范围内分别采用不同的控制方法实现分段控制,给出了温度和湿度的实际最终控制结果;最后,实现了温湿度控制系统的人机交互功能,并对控制结果进行了分析;实验结果表明本控制系统在实际应用过程中,能够满足非确定性密闭舱室温湿度控制的工程需要,相比传统控制方法,在控制响应快速性、控制精确性、人机交互友好性以及系统智能性等方面都具有一定优势.