基于无线传感器网络的实验室混合气体远程定量分析

为解决实验室排放液体、气体废弃物严重污染环境的问题,应用无线传感器网络技术,设计了实验室环境远程监测系统.采用单一热线型半导体气敏元件HS -513温度调制技术,运用支持向量机回归算法建立混合气体分析模型,提高小样本情况下的泛化性能,实现了对混合气体的定量分析.对乙醇和二甲苯两种混合气体样本进行实验,结果表明该系统可有效分析实验室混合气体成份,具有较高的精度,并可通过无线传感器网络对混合气体远程实时监测分析.     

气压和流速对微热板气体传感器的影响

微热板具有加热功耗低和热电动态响应快的优点,是集成气体传感器等微传感器的核心部件.通过实验测定,介绍气压和流速对微热板气体传感器性能的影响.     

基于虚拟仪器开发平台的便携式电子鼻系统

自行研制了基于PCMCIA标准的便携式采集设备的电子鼻系统,设计集GGA及TGS系列气体传感器阵列的信号拾取与调理功能于一体的硬件电路,以及基于虚拟仪器软件开发平台Labwindows/CVI的电子鼻信号采集与识别多功能配套软件。系统的传感器阵列结构具有良好的置换性,可针对检测气体的类别选取充分反映样本信息的最佳器件型号组合,对于多类气体检测具有通用特性。便携式电子鼻使得信号采集实验不再局限于实验室,方便了在室外环境下对气体样本响应信息的实时动态扫描。以5种品牌香烟作为分析样本验证了系统有效性,通过主成分分析(PCA)法证明了样本数据良好的聚类特性,并比较最小二乘法、BP神经网络和支持向量机(SVM)算法的识别效果,其中应用支持向量机算法得到了100%的最优识别率。     

基于动态配气的仿生嗅觉检测系统设计与优化

为了提高仿生嗅觉检测系统性能,设计了一种具有气体体积分数、湿度和传感器阵列加热电压控制接口的基于动态配气的仿生嗅觉检测系统。在载气流量为50 mL/min(恒流控制)下,选取氮气、乙烯分别作为载气和待测样本,开展单因素试验,优化试验控制参数。试验结果表明,该检测系统工作在气体体积分数为0.05%,传感器阵列加热电压为5.0 V和气体相对湿度30%时,其灵敏度最大,响应和恢复时间最短。     

流速对半导体气体传感器响应的影响分析

半导体气体传感器被广泛应用在电子鼻系统中用于检测可燃性气体。然而,半导体气体传感器对环境变化非常敏感,从而影响电子鼻识别目标气体浓度的精度。文章通过实验研究了气体流速对传感器响应曲线及特征参数的影响,研究结果表明,流过传感器的流速对传感器的动态响应和稳态响应都有影响。流速越大,传感器的响应时间和恢复时间越短,灵敏度越高,基线电压越小,不同传感器的稳态响应电压受流速的影响趋势不同。流量小于200 sccm时,传感器受流速变化的影响较大,当流量大于500 sccm以后,传感器受流速变化的影响已越来越小。     

基于KPCA和RBF网络的电子鼻气体识别

提出了将KPCA特征提取和RBF网络识别相结合的气体检测方法,设计了一种用于气体实时检测的电子鼻系统,探讨了核主成分分析(KPCA)和RBF神经网络相结合进行气体识别的可行性.将传感器阵列的动态检测方法应用到电子鼻系统中,对甲苯、乙酸酐、乙醚、丙酮4种气体进行检测,针对响应信息的非线性变化利用KPCA进行特征提取,并作为RBF网络的输入,检测系统重复性和稳定性好,识别率可达87.5%.     

基于神经网络的电子鼻检测系统研究

研制了一套由51单片机和厚膜传感器阵列组成的电子鼻系统,并介绍了该系统的工作原理。对不同气体通过传感器阵列产生的响应信号进行了数据采集,利用BP神经网络对样本进行分析识别,并在显示终端实现气体成分的定性或定量显示。     

神经网络在SnO_2气敏元件浓度测量中的应用

气体传感器属于传感器技术领域,在传感器行业中占有重要的地位.然而气体传感器阵列的交叉敏感性严重影响气体传感器对混合气体的测量.基于Matlab平台的神经网络工具箱,分别构建BP神经网络和RBF(径向基)神经网络,对由涂敷不同敏感材料的声表面波振荡器组成的阵列在4种混合气体灵敏度响应数据进行定量识别研究,结果表明RBF神经网络在气体定量识别方面更具优势.     

陶瓷微热板阵列式可燃气体传感器

设计了基于陶瓷基底的悬桥式微热板结构以解决硅微热板高温稳定性差的问题。分析了微热板的传热过程,并通过有限元工具对其稳态热响应特性及微加热器电极结构进行了模拟。采用常规微电子技术结合激光微加工技术,实际制作了基底厚度为100μm,桥宽度为2mm的微结构,并对结构的加热功率-温度关系进行了测试。结果表明:热板具有较好的高温稳定性,1.5W加热功率可使板上平均温度达到630℃。将桥式微热板作为阵列传感器的加热平台,Pd掺杂原子数百分比为0.2%和10%的SnO2纳米材料分别作为阵列中两只传感器的敏感膜材料,设计并制作了阵列式气体传感器。传感器在恒电压加热方式下可实现CO或CH4单一模式气体检测;阵列传感器在高、低温脉冲电压加热模式下可实现对CO和CH4两种混合气体的定量检测。     

基于遗传神经网络的电子鼻在大气环境气体模式识别中的应用

基于模拟退火遗传神经网络的电子鼻已对二组分、三组分的混合气体模式进行了识别,识别精度及学习速度都较BP神经网络大为提高[1],但仍无法满足实用的要求.为了提高遗传神经网络对混合气体越限值的识别精度,本文在电子鼻已有的基础上提出分步分档识别法,在大范围内保证了识别准确性,提高了电子鼻的实用性.本文成功地将其用于四组分混合气体的精确识别.应用本方法的电子鼻既可用于正常环境气氛也可适用于危险气氛环境的气体模式识别.不同的档,其学习样本不同,识别精度不同.分档识别精度取决于学习样本的最小步长,最小步长越小,识别精度越高.     

Prediction of pulsed GTAW penetration status based on BP neural network and D-S evidence theory information fusion

This paper used multi-sensor information fusion technology in pulsed gas tungsten arc welding. Arc sensor, visual sensor, and sound sensor were used simultaneously to obtain weld current, voltage, weld pool image, and weld sound information about the pulsed gas tungsten arc welding process, and special algorithms were designed to extract the respective signal features of different sensors’ information. Then D-S evidence theory was used to fuse the different signal features to predict the penetration status about the welding process. Aimed at the difficulty of obtaining basic probability assignment in D-S evidence theory, back-propagation (BP) neural network was used to obtain the basic probability assignment. Experiments were done to obtain data for training the BP neural network and test the prediction reliability of D-S evidence theory information fusion, and comparison results showed that D-S evidence theory could effectively use the information obtained by different sensors and obtain better prediction result than single sensor.     

家用小型甲烷浓度监测报警装置的设计

由于煤气、天然气泄漏、爆炸造成的事故时有发生,极大威胁着人民的生命和财产安全。为了避免类似灾难的发生,设计了一种以气敏传感器为主要元件的小型便携式甲烷浓度监测报警装置电路。采用TGS813气敏传感器,利用在不同气体浓度中传感器有不同的导电率这一特性,将传感器与负载串联,气体浓度变化即引起负载电压变化,读取这一变化电压,经比较、放大后实现报警功能。该设计电路简单,成本低廉,操作方便,适合家庭安装使用。     

新型气体热导传感器及其应用设计

气体热导传感器是利用被测组分和参考气的热导系数不同而响应的浓度型传感器。文中介绍了一种新型气体热导传感器TCS208F的特点、结构及指标,由于其输出是微弱信号,所以设计出其信号调理电路。传感器检测到的微弱信号由测量电桥调理输出,通过集成芯片AM402中的仪表放大器进行差分放大,由于远距离传输的需要,再将电压信号送入U/I变换器转换成0~20 mA的工业标准电流信号,最后再把电流信号转换为电压信号送入单片机。     

偏置磁场对磁致伸缩液位传感器检测电压的影响

为了提高磁致伸缩液位传感器的检测精度,研究了磁致伸缩液位传感器中产生偏置磁场的浮子磁铁的放置方式及其对检测电压的影响。利用ANSYS软件对浮子磁铁不同放置方式下形成的偏置磁场进行了有限元分析,分析显示:采用3块磁铁互成120°N极N极S极(NNS)放置或者采用圆环磁铁作为偏置磁场时检测效果比较理想。实验研究了磁致伸缩液位传感器的偏置磁场对检测电压的影响,并在浮子磁铁不同放置方式下进行多次实验。结果表明:偏置磁铁为3块磁铁互成120°NNS放置时或者为圆环磁铁时,检测电压的幅值达到50mV,比其它放置方式提高了近30mV。研究表明:磁致伸缩液位传感器应选择3块磁铁NNS放置或者选择圆环磁铁作为偏置磁场。     

用于汽车尾气监测的新型气体浓度传感器系统

针对汽车尾气新的排放标准和检定方法的实施,设计了用于汽车尾气监测的热电堆传感器系统。采用导电不定型碳多层镀膜技术的电调制红外光源,使其调制频率最高可以达到100 Hz.对传统气室结构进行了优化设计,使气室与外支撑分离,降低了外界环境的影响。实现了当红外光照射到吸收窗时,在输出引脚上产生与入射光功率成正比的输出信号电压,-3 dB衰减频率大约为10 Hz.实验结果表明：该气体浓度传感器系统满足汽车尾气中CO、CO2、HC监测的要求。     

基于电化学传感器的SF6分解气体检测技术研究

SF_6气体绝缘类电力设备具有体积小、结构紧凑、绝缘性能稳定、运行可靠等优点,被广泛应用于特高压和超高压电力系统中。当电力设备内部发生绝缘故障时,绝缘气体SF_6由于局部放电及局部过热发生分解反应,最终生成数种稳定SF_6分解气体,通过对这些分解气体组分进行定量检测和分析,可反演出设备内的故障或安全隐患。通过搭建电化学传感器响应特性的测试平台,在气体检测罐中模拟SF_6分解气体并进行检测,得到了CO、SO_2和H_2S气体电化学传感器的响应特性。实验结果显示出CO传感器有负的温度特性,SO_2和H_2S电化学传感器具有正的温度特性,并采用二次曲线拟合确定了传感器的温度补偿曲线;同时还发现CO、SO_2和H_2S气体传感器均具有良好的线性特性,但SO_2传感器会对H_2S气体做出响应,通过采用交叉干扰计算,建立传感器信号矩阵算法保证了测量结果的准确度。最后,通过运用多组分混合气体验证了传感器信号矩阵算法具有很高的可靠性和准确度。     

基于MSP430单片机和神经网络的气体浓度检测仪

研制出基于MSP430F149单片机和BP神经网络的新型便携式气体浓度检测仪。该仪器首次将单片机与人工神经网络相结合用于气体浓度检测，综合了单片机和人工神经网络的优点，克服了传统仪器气体侍感器输出与气体浓度难以线性化等缺点。该仪器具有两种显示模式、声光报警、电压监测、LCD数字显示等功能，具有体积小、灵敏度高、响应时间短、便携、低功耗等特点，能方便实时地检测出现场气体浓度，具有很强的实用性。     

The acquisition and processing of real-time information for height tracking of robotic GTAW process by arc sensor

Aiming at the deficiencies of the vision technology that canot be used in the height tracking of the 3D weld seam during teaching-playback robot gas tungsten argon welding (GTAW) process, this paper designed a set of arc sensor system for height tracking of weld seam, which can effectively acquire arc voltage signals. The characteristic values of arc voltage signals are extracted and a linear relational model between arc voltage and arc length was established by using appropriate denoising algorithm. The experimental results demonstrate that the error between the arc length calculated by linear model and the real arc length was very small, which is accurate enough to meet the requirements of the follow-up height tracking and controlling during the welding robot GTAW process.     

基于催化传感器可燃混合气体智能分析系统

可燃性气体分析对于工矿安全的监测具有重要的意义。文中介绍了一种基于催化传感器和人工神经网络分析的、以Atmege8单片机为核心的混合可燃性气体智能分析系统。它根据催化传感器在不同温度对不同气体具有不同灵敏度的特点，通过自动调整传感器的工作温度，输出不同的信号，再通过神经网络的训练和信号处理，对多种可燃气体进行分析。实验表明，该系统能够较准确地实现多种混合可燃气体的检测。     

可燃性气体探测器的设计

介绍利用KC-1型可燃气体传感器探测可燃性气体质量浓度的原理,以及实际电路的设计。KC-1型可燃气体传感器有桥路输出电压呈线性的特点,且具有较高的稳定度和可靠性,为精确测量可燃性气体质量浓度提供了保证。