红外多气体传感器设计

针对甲烷、二氧化碳和一氧化碳三种气体的同时检测,设计出一种红外多气体传感器.该传感器将探测器和红外光源集成在光学气室内.在对气室进行设计时,首先确定气室高度为25 mm,随后通过计算和软件仿真分析确定气室的半径为10 mm.设计完成外围电路并对传感器进行测试,结果显示:对甲烷、一氧化碳和二氧化碳的检测范围可达到(0~40 000)×10-6.     

基于光谱吸收的瓦斯体积分数相关测量法探讨

提出了一种基于光谱吸收的瓦斯体积分数相关测量法,采用吸收气室作为传感头,通过调制参考气室内的纯甲烷气体压力来检测瓦斯体积分数。这种方案体积分数的检测分辨力可达1%,响应时间小于10m s,并从理论上对此方法进行分析和探讨。     

应用于卟啉阵列气体检测系统的识别算法

差值图谱是卟啉化学传感器(PSA)芯片识别气体的根据,但同种气体的差值图谱之间会出现颜色或显色位置的差异,存在实验数据发散的问题。结合BP神经网络和粗糙集,提出了一种新的气体种类识别算法,并将之用于PSA气体检测系统中。该方法利用粗糙集的数据约简功能找到差值图谱数据中颜色变化明显的点的数据,以这些数据为输入,进行BP神经网络的训练和识别。通过实验可以证明,相对于欧氏距离聚类结果、BP神经网络识别结果,本文提出的算法对于发散的实验数据具有更高的识别精度。     

基于谐波检测的新型光纤甲烷传感系统

基于谐波检测技术,设计了一种高性能的光纤甲烷传感系统.采用大功率的DFBID光源补偿弱吸收的缺点,选用自聚焦气室消除光源干涉噪声,提高光路耦合效率,实现远距传输;设计模拟与数字相结合的锁相放大电路,相敏检波用高度集成的芯片AD360实现,采用最佳调制频率.通过实验证明,本系统实现了对甲烷气体稳定快速高精度的实时遥测.     

高精度气敏特性动态测试装置的设计与实现

测试方法和配气精度对传感器气敏性能测试至关重要。常见的气敏特性测试设备多采用静态测试方法,存在因配气精度低导致的测试不准确、数据波动大、气体选择性差等缺陷。针对这些问题,基于动态气体检测方法,设计了一种高精度气敏特性动态测试装置。介绍了装置的整体结构、基本原理和实现方法。装置选用高精度质量流量计,实现对气体质量流量的精确控制。特设的混气室两级掺混结构,避免了气流波动,可实现平稳掺混,混气效果均匀可靠。基于有限元分析方法,设计了气体传感器测试室,对其流体力学性能进行建模仿真。结果表明,该测试室结构简单、气阻小、气流稳定。通过试验,证实该测试装置解决了配气不准确、混气不均匀、测试数据波动等问题,可有效提高测试装置的性能和测试精度,非常适用于高性能气体传感器气敏特性研究,具有广阔的应用前景。     

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.     

反射式红外甲烷传感器气室设计

设计给出一种稳定性好、灵敏度高的反射式红外甲烷传感器气室设计过程与测试结果。红外甲烷传感器基于色散型红外吸收光谱法的原理,利用非分光红外探测技术过滤甲烷气体的特征波长以外的光线,再采用双通道补偿技术对气室内部的甲烷气体体积分数进行检测。气室是红外探测器、传输光路、红外光源集成装配体,其结构和性能对器件性能至关重要。气室内壁设计成镀金的旋转抛物面,红外光经抛物面反射成近似平行的光束,该红外光束在气室内部传播过程被气室底盖反射到探测器,增加了甲烷气体的吸收光程,起到了提高气室的灵敏度的作用。设计完成后,经过甲烷环境的测试,反射式气室的稳定性、灵敏度、反应时间等都有良好的表现。     

环形低速风洞自动控制系统设计及其测量不确定度评定

为了满足矿用风速传感器的快速、准确、自动化检测和矿用气体传感器风速影响测试的需求,设计了一种环形低速风洞自动控制系统。该系统采用PLC为主控单元,根据风速与静压差的关系,通过对大气压力、空气温度、静压差的自动采集与计算,利用PID控制模块对变频器进行快速控制,最终通过控制电动机转速的变化,实现风速的自动输出。以检测GFY15矿用风速传感器为例,对测量过程中的皮托管、自动控制系统、风洞风速的不均匀性、不稳定性和流场紊流度等的不确定度进行了分析评定,结果表明,该自动控制系统能够满足矿用风速传感器自动化检测的需求。     

空芯光子带隙光纤在甲烷检测中的应用

本文所提出的新型的全光纤甲烷检测系统是依托空芯光子带隙光纤作为检测气体传感的探头,利用谐波检测技术处理信号的一种甲烷检测方式。旨在正确分析甲烷气体在空芯光子带隙光纤中的扩散特性,从而对传感气室实现优化设计。另外,研究通过实际的试验成果证实利用空芯光子带隙光纤进行甲烷检测具有一定的可行性。     

二氧化锡薄膜气敏传感器对常见室内污染气体的 电阻2温度特性及机理分析

采用无机试剂(SnCl2·2H2O)为原料,用溶胶-凝胶提拉法制备了二氧化锡薄膜及相应的气敏传感器,并研究了二氧化锡薄膜气敏传感器在常见室内污染气体气氛中的电阻-温度变化关系.结果发现不同气氛下电阻-温度特性各不相同,由此可以获得被测气体的相关信息.本文还用分子轨道计算软件对四种室内污染气体的分子轨道进行了计算,并根据分子轨道能级的相对位置定性解释了二氧化锡薄膜气敏传感器在不同气氛中的电阻-温度曲线.通过对甲醛、苯、甲苯、二甲苯四种气体电阻-温度曲线的测试可以确定被测气体的种类.     

一种应用于隔爆试验装置中的新型自动配气系统

针对应用于隔爆试验装置中的传统配气方法存在配气速度慢、系统体积较大的问题,设计了一种基于质量流量法的自动配气系统。该系统采用质量流量控制器精确控制多种不同气体的流量,输出的多种气体经混合装置均匀混合后,由O2分析仪和H2分析仪实时监测混合气体的体积分数。测试结果表明,该配气系统配气速度快、结构简单,配制的多种气体体积分数精度能满足GB 3836.2—2010的要求。     

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。     

基于光离子化原理的肼类监测传感器的设计

为满足航天工程的需求,根据光离子化原理,设计了一种响应快、精度高（10^-6）、便携、可连续测试的肼类监测传感器,可用于现场检测有机蒸气和气体。介绍了微型电离室设计和信号检测电路及安装工艺,并给出了测试结果。     

Development of wireless sensor network for combustible gas monitoring

This paper describes the development and the characterization of a wireless gas sensor network (WGSN) for the detection of combustible or explosive gases. The WGSN consists of a sensor node, a relay node, a network coordinator, and a wireless actuator. The sensor node attains early gas detection using an on board 2D semiconductor sensor. Because the sensor consumes a substantial amount of power, which negatively affects the node lifetime, we employ a pulse heating profile to achieve significant energy savings. The relay node receives and forwards traffic from sensor nodes towards the network coordinator and vice versa. When an emergency is detected, the network coordinator alarms an operator through the GSM/GPRS or Ethernet network, and may autonomously control the source of gas emission through the wireless actuator. Our experimental results demonstrate how to determine the optimal temperature of the sensor's sensitive layer for methane detection, show the response time of the sensor to various gases, and evaluate the power consumption of the sensor node. The demonstrated WGSN could be used for a wide range of gas monitoring applications.     

红外甲烷传感器直射式气室设计

针对采用反射式气室的红外甲烷传感器测量误差较大的问题,基于红外光谱吸收原理,利用非分光探测技术设计了一种新型直射式气室。该气室采用硅半导体片状红外光源、双通道红外探测器及一定长度的气室中腔,选用GaF2作为光源及探测器的视窗材料,搭配外部电路实现对CH4体积分数的监测。0～2.5%CH4体积分数范围内的测试结果表明,采用直射式气室的红外甲烷传感器最大测量误差仅为±0.05%。     

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。     

PSO-BP神经网络在多元有害气体检测中的应用

针对目前常见的多元有害气体检测问题,搭建了一种基于传感器阵列和GP神经网络相结合的多元有害气体检测系统。该检测系统中采用了GP神经网络算法对传感器阵列的4种混合有害气体的响应信号进行回归分析。为了提高GP神经网络的预测准确性,又利用了粒子群优化（ PSO）算法对GP神经网络的权值与阈值进行了优化。结果显示：通过PSO 优化的GP（ PSO-GP）神经网络预测的平均相对误差小于2%,能够有效解决气体传感器交叉敏感问题。     

基于ATMEGA16的便携式瓦斯检测仪

针对目前常用瓦斯检测仪检测范围高时精度低,检测精度高时检测范围低等不足,设计了一种基于双检测回路的便携式瓦斯检测仪。该系统以ATMEGA16控制器为核心,利用催化燃烧式传感器和红外探测器组成双回路瓦斯检测电路,并将朗伯-比尔红外吸收定律运用到瓦斯检测原理中,提高了低瓦斯浓度时的测量精度,同时扩大了瓦斯浓度的测量范围。系统的无线收发模块可以和上位机通信实现信息共享,其开关机电路可以实现关机后仪器与电源完全断开,有效节约电池能量。实验表明该瓦斯浓度检测仪具有检测精度高,检测范围广,高效节能等特点,具有较高的应用价值。     

高湿环境下丁酮气体检测实现方法研究

针对吸油烟机气味降低度实验中,丁酮气体检测环境相对湿度较高的特点,研究了利用金属氧化物半导体气体传感器,在高湿环境下检测丁酮气体的实现方法。介绍了采用干燥剂除湿和混合纯净干燥空气除湿2种方法来降低待测气体样本的相对湿度。实验结果表明:干燥剂除湿方法会对丁酮质量分数测试结果造成较大的影响;而混合干燥空气除湿方法能够显著降低气体相对湿度,实现高湿环境下丁酮气体质量分数准确检测。所研发的系统可满足吸油烟机气味降低度实验要求。     

PDPS: a pulmonary data processing system for assessment of gas exchange properties by multiple gas wash-out.

A data acquisition and processing system for the analysis of inert gas wash-out tests is described. The described system is in clinical use on spontaneously breathing patients as well as on mechanically ventilated Intensive Care patients. It combines several analysis techniques with an aim to provide a deeper insight into the nature of existing ventilation inhomogeneity than the individual techniques alone can provide. The signals measured are the respiratory flow, the fractions of one or two indicator gases washing out and the fractions of the metabolic gases oxygen and carbon dioxide. Analysis of these signals provides information concerning the end-expiratory lung-volume, distribution of ventilation and perfusion in the lung, the role of diffusion in the ventilation process and the metabolic oxygen uptake and CO2 release. This article describes the algorithms used and the results that are presented.