基于RBF神经网络的单一催化传感器检测混合气体研究

根据催化传感器在不同的工作温度下具有不同气体检测灵敏度的特点,提出基于恒温检测与RBF神经网络的单一热催化传感器检测可燃混合气体的新方法.采用动态学习算法的RBF神经网络建立了多种可燃气体分析的数学模型.通过对甲烷,一氧化碳和氢气三种气体混合的样本进行实验,结果表明所研究的方法可以较好地实现单一催化传感器对多种可燃混合气体的分析.     

恒温检测方法在检测混合气体中的应用

根据催化燃烧气体传感器的敏感机理,讨论了催化燃烧气体传感器检测电桥在恒压源供电情况下的输出与补偿元件和敏感元件电阻变化之间的关系;应用补偿元件和敏感元件的电阻与其工作温度变化的关系及热平衡方程,推导出了催化燃烧气体传感器输出与被测气体浓度之间的关系,且得出催化燃烧气体传感器的输出是线性的;提出了采用n个催化燃烧气体传感器分别工作在不同温度下,根据每个传感器的输出计算出由n种气体组成的混合气体中的各组分浓度的方法。试验结果表明,应用该方法检测混合气体各组分浓度时,最大检测相对误差小于10%,且相对误差与浓度没有严格的依赖关系。     

基于分布式多子网神经网络的可燃气体分析

根据催化传感器在不同的电场条件下具有不同气体检测灵敏度的特点,介绍了采用单一的热催化传感器在不同的电场强度下,通过分布式多子网神经网络对含未知气体的可燃混合气体进行分析的新方法。应用分布式神经网络,通过训练建立了信号识别的模型,并以3种混合气体为对象进行实验,结果证明了分析方法的可行性。实验表明：该网络在泛化能力与学习速度等均优于BP和RBF网络,其多子网、自动分解任务的特点尤其适用于复杂样本的学习,具有很好的应用前景。     

可燃气体红外光双波段探测器研究

设计了一种新的红外光可燃气体探测器.采用双波段探测可燃气体技术,差动输出测量值,避免了单一波段探测可燃气体方法受环境影响所存在的精度低、性能差的缺点.利用最小二乘法消除了温度对传感器所造成的影响.实验结果证明:系统消除了周围环境对被探测气体的干扰,提高可燃气体浓度的测量精度.     

微气体传感器阵列及神经网络的应用

简要分析由MEMS工艺制成的新型微气体传感器阵列的原理及其优点 ,在此基础上 ,应用人工神经网络对气体传感器阵列的输出进行模式分类、识别 ,实现对单一或混合气体的有选择性探测 ,识别率可高达 95 %。     

金属氧化物气体传感器检测混合气体组分浓度的线性方法与原理

金属氧化物气体传感器的交叉敏感特性给混合气体各组分浓度的定量检测带来了困难.基于传感器的灵敏度与被测气体浓度呈对数线性关系,同一传感器对不同被测气体具有不同的灵敏度,不同传感器对同一气体具有不问的敏感特性,描述了采用多个传感器检测混合气体各组分浓度的线性原理与方法,并介绍了识别未知多组分混合气体中某一组分浓度的方法.分析结果表明,在传感器有效测试浓度范围内,有n种组分的混合气体各组分的浓度的对数等于n×n的指数矩阵乘以n×1的指前系数与传感器的输出的函数的对数矩阵.实验结果显示.对混合气体各组分浓度检测的相对误差小于7%.     

一种混合气体与温度同时检测的传感器阵列

针对主要烟气污染物气体一氧化氮NO/二氧化硫SO₂监测存在的温漂大、温度补偿系统体积大、成本高的问题,采用MEMS工艺,研制了一种三电极碳纳米管传感器阵列。该阵列由三个不同极间距的传感器构成,分别检测NO、SO₂浓度及温度。研究了极间距、气体浓度和温度对传感器的影响,分析了传感器对气体浓度和温度的敏感机理。三个传感器在不同的气体浓度、不同的温度下,具有不同的单值敏感特性。传感器重复性好、灵敏度高;阵列可以不分离混合气体,直接检测NO、SO₂成分及温度,具有温度补偿的功能,能够用于解决烟气污染物检测在工作温度变化时存在的误报问题。     

热催化气体传感器的特性分析及其设计原则

热催化气体传感器的输出受诸多因素的影响,从理论上分析其输出特性有助于传感器的优化设计和性能评估。从一个热催化气体传感器的典型结构和热催化气体敏感机理出发,应用热平衡方程和热敏电阻的电阻温度关系推导了传感器输出与被测气体浓度、催化反应速度、工作温度以及传感器结构尺寸等之间的定量关系。从推导过程中的诸多假设,得出了热催化气体传感器设计时应遵循的一般原则。     

基于SnO2气体传感器检测农药残留的表面动态响应特性

利用单个SnO2气体传感器在方波变化的温度条件下实现对敌百虫和乙酰甲胺磷及其混合气体的快速检测和识别.实验结果表面,SnO2气体传感器在温度范围为250～300℃、温度变化频率为20MHz的工作条件下对敌百虫和乙酰甲胺磷及其混合气体表现出高的灵敏度和清晰的动态响应特征.通过快速傅立叶变换(FFT)实现对敌百虫和乙酰甲胺磷及其混合气体的定量分析.     

基于单传感器动态检测和神经网络的气体识别

介绍了气体传感器动态检测结合神经网络识别空气中有机气体的新方法.这种方法利用单个SnO2气体传感器在方波温度调制的状态下实现了对多种有机气体的定性分析.在0.02Hz的调制频率、250℃～300℃的温度调制范围内,测得了传感器对不同浓度异丙醇、乙酰丙酮及其混合气体的动态响应值,再通过小波变换对单个周期测试信号进行特征提取,最后将提取的特征值输入神经网络进行网络训练和定性识别,识别的成功率高达100%.     

CuO—ZnO异质结气体传感器的敏感性能

ＣｕＯ—ＺｎＯ异质结气体传感器是一种新型的气体传感器,它有成本低、工艺简单、检测方便等诸多优点。主要研究了ＣｕＯ和ＺｎＯ不同比例情况下,该传感器的气敏性能。测试了它的阻温特性,及在不同温度、不同气氛条件下的灵敏度和响应特性,并从理论上对测试结果进行了分析和讨论。     

掺杂PdO敏感电极对丙烯的气敏性能研究

为了研究并提升氧化钯(PdO)敏感电极的气敏性能,采用Ni,La和Mg元素对PdO进行掺杂.通过掺杂前后PdO的表征实验对比,发现掺杂作用不仅改变晶格参数,同时也影响晶体中的缺陷.在对丙烯气敏测试中,Ni和La掺杂的PdO敏感电极提高了传感器气敏灵敏度.对于掺杂提高气敏响应的机理,我们根据不同元素掺杂对PdO气敏反应的不同作用,讨论了氧化物缺陷对PdO催化活性的影响.晶体中的氧缺陷可以提高氧化物的催化活性,使传感器具有较高的灵敏度.具有掺杂PdO敏感电极对氧气和多种气体的选择性测试,表现出对丙烯气体具有较高的选择性.     

半导体气体传感器动态温度调制系统设计及检测方法研究

针对半导体气体传感器存在选择性差的问题,通过温度调制检测方法实现可燃性气体良好检测性能,提高传感器在复杂环境下的选择性。设计了一种参数可调的气体传感器温度调制系统,实现了正弦波和矩形波输出模式,输出频率0~1000 Hz,幅值0~5 V可调,矩形波占空比可调,并给出了系统总体设计方案和硬件设计电路。通过自制旁热式SnO2传感器对CO和CH4两种可燃性气体进行了矩形波温度调制检测分析,得到了优化的温度调制参数。提出以传感器在空气和被测气体响应中温度调制幅值比作为灵敏度系数。测试结果表明,CO和CH4气体在周期10 s的方波温度调制下呈良好的近似线性规律变化,且具有较好的线性度差异,表明两种气体具有选择性差异。     

光纤压力传感器

提出一种记数法布里珀罗(F-P)腔的干涉条纹的光纤压力传感器,可以用于易燃、易爆的环境。阐述了它的设计原理、参数的设置和误差的讨论及改进。试验结果表明:光纤F-P腔脉冲计数压力传感器结构简单、成本低、抗干扰能力强,具有很大的测量范围和分辨力,分别达到10m和0.02%。     

A low-power micromachined MOSFET gas sensor

This paper reports on the design, fabrication, and characterization of the first low-power consumption MOSFET gas sensor, The novel MOSFET array gas sensor has been fabricated using anisotropic bulk silicon micromachining. A heating resistor, a diode used as temperature sensor, and four MOSFETs are located in a silicon island suspended by a dielectric membrane. The membrane has a low thermal conductivity coefficient and, therefore, thermally isolates the electronic components from the chip frame. This low thermal mass device allows the reduction of the power consumption to a value of 90 mW for an array of four MOSFETs at an operating temperature of 170°C. Three of the MOSFETs have their gate covered with thin catalytic metals and are used as gas sensors. The fourth one has a standard gate covered with nitride and could act as a reference. The sensor was tested under different gaseous atmospheres and has shown good gas sensitivities to hydrogen and ammonia. The low-power MOSFET array gas sensor presented is suitable for applications in portable gas sensor instruments, electronic noses, and automobiles     

新型光纤液位传感器及其系统研究

提出一种基于法布里-珀罗(Fabry Perot)腔干涉仪的高精度连续型光纤液位传感器及其系统,阐述了光纤F P腔液位传感器的结构和原理。设计样品的试验结果表明:光纤F P腔传感器测量液位,方法简单,且具有很高精度和分辨力,特别适用于大型油库的油罐、储液罐等易燃、易爆及腐蚀性、有毒液体物质的监测。     

Optical fiber-based evanescent ammonia sensor

An optical fiber-based evanescent gaseous ammonia sensor is designed and developed. The sensing dye, bromocresol purple (BCP), is immobilized in the substitutional cladding using sol–gel process. The sensing properties of the optical fiber sensor to gaseous ammonia at room temperature are presented. This newly developed ammonia sensor exhibits good reversibility and repeatability. The effect of different carrier gases, argon, nitrogen, and air on sensing properties of the ammonia sensor is investigated. The sensor with air as carrier gas has the best response time and sensitivity. In order to improve the response time of the optical fiber evanescent ammonia sensor, an elevated ambient temperature is applied and thoroughly investigated. A fast response time of 10 s was obtained at 55.5 °C with the carrier gas of air or argon. These experimental results have demonstrated that a fast response optical fiber evanescent gaseous ammonia sensor can be constructed by applying slightly elevated ambient temperature.