阵列光电传感器的非线性校正

阵列光电传感器在接近饱和时表现出非线性,但是可以通过阵列传感器的线性区的系数外推得到修正,而且只需在一个波长位置测得曝光量与A/D转换值的响应曲线,将能够推广到任意波长位置。为此,利用最小二乘法进行多项式拟合和软件的非线性校正,在同等硬件配置的条件下,增加了线阵传感器的线性区,延拓了传感器的动态范围。在整个动态范围内,系统测量误差可以减少到±2%。此非线性校正方法也非常适用于光电阵列传感器的光谱仪生产厂的强度定标校正。     

智能气体传感器研究

本文用具有不同特性的非选择性气敏元件组成气敏阵列，结合神经网络模式识别和信息处理技术，进行混合气体识别和浓度定量检测。着重说明神经网络模式识别法在气敏阵列信号处理中的应用。     

传感器阵列的CO与H_2S混合气体检测系统设计与试验

采用气体传感器单敏感性和多敏感性相结合的交叉方法,基于传感器阵列和人工神经网络模式识别技术,设计了一种CO与H2S混合气体检测系统.该系统以AT89C51单片机芯片作为控制核心,优选MQ135,MQ136和TGS2602构成气体传感器阵列,通过RS232串行通信接口实现单片机与上位机通信连接,利用改进的BP神经网络算法进行模式识别,完成了CO和H2S混合气体浓度的检测试验.结果表明,BP神经网络训练误差均在0.01范围内,识别率达到95%,验证了检测系统设计的正确性和可行性,为气体检测传感器的进一步研究开发提供了基础.     

气体传感器特性漂移抑制的研究

在对气体进行长期在线监测的场合，所要解决的关键问题之一就是气体传感特性漂移的抑制。传感器特性漂移会给气体的测量和识别带来误差。对此，本提出一种动态在线标定法。该方法能够对传感器漂移故障做出判定，同时可实现测量误差的修正。中对该方法进行了详细的描述和论证。计算仿真结果表明了该方法的有效性。     

一种新型红外多组份气体传感器

针对红外多组份气体分析存在的问题,采用窄带红外滤光片、光锥、热释电探测器阵列组合技术,研制了一种新型多组份气敏传感器。通过更换滤光片组件功能模块,可实现不同测量领域不同种类气体的定量分析。该传感器具有结构新颖、简单可靠、成本低等特点。实验结果表明,SO2和CO2的最大相对测量误差分别为8.3%和1.2% 。     

基于电涡流的传感器阵列测试技术

本文介绍的基于电涡流的传感器阵列测试系统具有零件重复定位准确、信号频率稳定、灵敏度高、测试精度高的特点。     

基于环境参数融合的智能气体传感器设计

由于温度、湿度等环境参数对半导体气体传感器的测量精度有着较大的影响,对此提出了基于神经网络方法的智能气体传感器设计方法,利用神经网络对气体传感器的各种环境参数进行数据融合,以获取准确的被测气体浓度值。实验证明,该方法可以有效地提高气体传感器的测量精度,使气体传感器输出的满量程误差在±0 8%以内。通过该神经网络融合逆模型,还可以方便地根据环境参数的变化实现对气体传感器输出的补偿,从而实现传感器的智能化。     

Atmosphere analyzer based on an array of resistor gas sensors

The possibilities of an array made from 24 sensors are studied in order to determine a selection of vapors from organic reagents: ethyl, methyl, isopropyl alcohols, acetone, benzene, ether, gasoline, etc. It is shown that in spite of the absence of special selection of sensors and their working temperatures it is possible to distinguish reagents with sufficient confidence. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 2, pp. 59–61, February, 2006.     

Hazardous industrial gases identified using a novel polymer/MWNT composite resistance sensor array

Hazardous industrial chemical gases pose a significant threat to the environment and human life. Therefore, there is an urgent need to develop a reliable sensor for identifying these hazardous gases. In this work, a silicon wafer microelectrode substrate for a resistance sensor was fabricated using the semiconductor manufacturing process. Conductive carbon nanotubes were then mixed with six different polymers with different chemical adsorption properties to produce a composite thin film for the fabrication of a chemical sensor array. This array was then utilized to identify three hazardous gases at different temperatures. Experimental results for six polymers for chemical gases, such as tetrahydrofuran (THF), chloroform (CHCl₃) and methanol (MeOH) at different temperatures, indicate that the variation in sensitivity resistance increased when the sensing temperature increased. The poly(ethylene adipate)/MWNT sensing film had high sensitivity, excellent selectivity, and good reproducibility in detecting all chemical agent vapors. Additionally, this study utilized a bar chart and statistical methods in principal component analysis to identify gases with the polymer/MWNT sensor.     

PCA与SVD信号处理效果相似性与机理分析

将主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)用于信号处理,并与奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法比较。分析总结PCA及SVD信号处理原理,提出基于PCA的特征值差分谱理论用于信号消噪。结果表明,PCA与SVD的处理效果较相似,相似性原因为原始矩阵右奇异向量即为协方差矩阵特征向量。SVD较PCA的重构误差小,因SVD无需计算协方差矩阵,可避免舍入误差产生。     

Chemiresistive Sensor Arrays for Gas/Volatile Organic Compounds Monitoring: A Review

Gas detection and monitoring are essential due to their direct impact on human health, environment, and ecosystem. Chemiresistive sensors are one of the most used classes of sensors for monitoring and measurement of gases thanks to their ease of fabrication, customizability, mechanical flexibility, and fast response time. While chemiresistive sensors can offer good sensitivity and selectivity to a particular gas in a controlled environment with known interferences, they may not be able to differentiate between various gases having similar physiochemical properties under uncontrolled conditions. To address this shortcoming of chemiresistive gas sensors, sensor arrays have been the subject of recent studies. Gas sensor arrays are a group of individual gas sensors that are arranged to simultaneously detect and differentiate multiple cross-reactive gases. In this regard, various sensor array technologies have been developed to differentiate a given set of gases using multivariate algorithms. This review provides an insight into the different algorithms that are used to extract the data from the sensor arrays, highlighting the fabrication techniques used for developing the sensor array prototypes, and different applications in which these arrays are used.     

基于塞贝克效应的半导体气敏传感器的研制

利用塞贝克效应研制成功ZnO半导体气敏传感器。这种新型传感器能够输出0-100mV的直流电压,对于信号的放大与处理将十分方便。在实验中对20×10-6NO2气体进行检测,结果表明:传感器的输出电压(温差电动势),随着待测气体浓度而变化。因此,利用温差电效应制作气敏传感器是一条完全可行的新思路。     

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,提出了一种光谱吸收式全光纤甲烷气体传感器及其系统。该系统以1300nm波段的DFBLD作为光源,波长响应范围为1100~1900nm的高灵敏度、低噪声的InGaAsPIN作为光电探测器,利用锁相放大器对传输信号进行相敏检波,采用一次谐波反馈光源注入电流、二次谐波与一次谐波的比值作为系统输出的谐波检测技术对微弱信号进行处理,使得系统达到很高的灵敏度。研究表明,该传感器的灵敏度达到10ppm,精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测要求。     

基于PCA的多变量控制系统的故障监测与诊断

 主元分析(PCA)是一种能够对过程生产进行监测和质量控制的有效方法,在保证数据信息丢失最少的情况下,大大降低了原始数据空间的维数．利用PCA分析建模可以消除变量间的非线性关联,降低噪声影响．通过对某食品厂蒸煮设备控制流程进行大量试验表明,PCA 故障诊断模型能够有效地对设备生产进行监测,并能较准确及时地诊断设备运行中发生的故障．     

稀疏矢量阵设计的模拟退火算法

对于均匀间隔线列阵,由采样定理可知,当阵元间距超过信号波长的一半时,指向性图会产生与目标等高的栅瓣。为了获得高分辨率,同时避免栅瓣出现,需要大量的传感器。为了减少设备复杂度,可以采用稀疏布阵技术,以较少的阵元获得较高的分辨力。将模拟退火算法应用到稀疏矢量水听器阵的设计中。通过优化阵元位置控制指向性图,可以获得无栅瓣的指向性图。给出了优化后的稀疏矢量阵与均匀间隔矢量阵的指向性图比较。     

基于线阵CCD的高精度位移传感器前端设计

为了实现对微小位移的高精度非接触测量,设计了一种基于线阵CCD的高精度位移传感器前端模块。运用激光三角测量法设计了光学镜头,利用FPGA产生线阵CCD所需的驱动时序,CCD输出的一维视频信号经过前置电路处理后得到稳定的模拟信号,供数字电路进行处理。系统具有结构简单、体积小、输出信号稳定、分辨率高、测量精度高等特点。实验测试表明,该传感器前端模块输出模拟信号稳定,干扰小,计算得到最大量程为±15 mm,精度可达到20 μm,能广泛应用于微小位移的精密测量。