基于集成气体传感器阵列的电子鼻系统

介绍一种基于集成气体传感器阵列的电子鼻系统硬件实现方法。描述了系统的一般组成,重点介绍了所采用的集成气体传感器及其信号拾取方法。该系统可实现对检测气体的自动数据采集、微机传送,具有高的灵敏性和可靠性。另外,对采用的集成气体传感器系列,该电子鼻系统具有一定的通用性。利用该系统对五种葡萄酒进行了检测,结果表明:该电子鼻系统可有效地用于葡萄酒的定性识别,识别准确率达到100%。     

基于环形微热板的ZnO微气体传感器设计

提出一种新型的设有环形结构微热板的硅基ZnO微气体传感器。利用ANSYS软件,将环形电极结构与传统的蛇形结构进行温度分布的模拟仿真,发现该结构能供给传感器更高的温度且中心温度分布均匀,进而解决了现有传感器功耗大的缺点。通过对RF磁控溅射ZnO薄膜的工艺摸索,得出了适宜作气敏薄膜的制备参数。该传感器在250℃下对（200-1000）×10-6CH4气体有很好的响应。     

微热板气体传感器低功耗工作模式研究

微热板气体传感器大多采用金属氧化物半导体气敏材料,通常需要工作在200～500℃的温度下才能获得良好的气敏特性.采用传统的直流电压加热模式时需要消耗数十毫瓦的功耗用于维持工作温度.必须进一步减小气体传感器的功耗,才能使之适用于微型无线传感网等对功耗要求苛刻的应用领域.研究了脉冲电压加热工作模式下微热板气体传感器对(20...     

AlN陶瓷微热板MEMS传感器阵列设计与工艺实现

针对陶瓷基微热板MEMS器件难以微加工,器件表面加热Pt膜使用普通正性光刻胶难以实现光刻剥离的工艺难点问题,提出了激光微加工和柔性机械剥离相结合的微加工方法。以AlN陶瓷为衬底基片,采用激光微加工技术实现热隔离刻蚀体加工,刻蚀梁宽可达0.2 mm。采用柔性机械剥离工艺制备方法解决普通正性光刻胶形成倒梯形凹槽Pt膜难实现图形化问题,可在复杂表面特性的陶瓷基衬底上实现Pt膜剥离线宽10μm。同时利用有限元法进行传感器阵列设计和热结构仿真,验证设计工艺的可行性。     

阵列式智能气体传感器综述

在化工、石油、电力、环保等部门,以及城市煤气、液化气生产与使用中,迫切需要能够快速进行气体识别与组份分析的仪器,可监测有毒、有害、可燃性气体的种类与浓度.常用的气体分析手段——色谱法,操作手续繁、试验周期长,不能进行连续监测.采用气敏元     

基于动态分类器集成的MEMS气体传感器阵列的气体定性识别方法

气体识别研究中,传感器的性能漂移问题始终是最具挑战的问题之一。为了减少漂移对气体识别的影响,本文利用动态分类器集成技术,针对基于MEMS技术的气体传感器阵列,提出了气体识别方法。本方法主要关注对气体样本在任意浓度下的定性分析。该方法基于支持向量机（SVM）分类器,首先利用在不同时间段采集的数据分别训练SVM分类器,再利用各分类器对不同时期数据的最优权值,估计拟合函数的参数;然后利用拟合函数,根据数据的采集时刻,预测各分类器的权值;最终利用预测的权值,对所有分类器的识别结果进行集成,得到最终识别结果。本文利用三年的测量数据,对该方法与已有类似方法的性能进行了比较。结果显示,该方法可以在较长时间内具有更高的准确率。而且,该方法可以通过选择更合理的拟合函数,提高识别性能。     

集成触觉传感器阵列

触觉传感器可以探测到被接触物体的状态、图象、硬度等信息,是机器人操作和控制的基础。本文介绍了触觉传感器的信息构成、集成触觉传感器的阵列结构及信号处理系统,指出了在集成触觉传感器研究中亟待解决的问题。     

一种AlN基陶瓷微热板NO2气体传感器研究

针对传统硅基微热板半导体气体传感器存在的热稳定性差,工艺复杂等难点,采用良好热导特性的AlN陶瓷为衬底,利用柔性机械剥离工艺和半导体材料In2O3/Nb2O5/Pt厚膜工艺制备了NO2微热板气体传感器.传感器中间加热区周围采用热隔离结构设计,降低了加热区温度分布梯度,提高了温度效率.利用ANSYS有限元工具进行了热结构仿真分析和响应测试分析,验证了热隔离结构设计的合理性.气敏测试分析表明,传感器在不同加热功率条件下,对5×10-6~100×10-6的NO2气体都具有良好的气敏响应特性,经对比分析,在功率150 mW~200 mW时稳定性最佳,且响应速率小于60 s,恢复时间在100 s左右,可实现5×10-6~100×10-6浓度的NO2气体良好检测功能.     

气体传感器阵列常用模式识别算法

模式识别在气体传感器阵列的测量中占有举足轻重的地位。介绍了k近邻法、聚类分析、判别函数分析、反向传播人工神经网络、主元分析法、概率神经网、学习向量量化、自组织映射、自适应共振网、遗传算法等气体传感器阵列常用模式识别算法的原理和特点。同时,指出了在应用中模式识别算法选择和评价的标准。     

金属氧化物气体传感器阵列的制备

利用薄膜技术制作的半导体金属氧化物气体传感器阵列是由一个基底上的四个传感器单元组成的。基本结构是在4英寸的硅片上制作完成的。首先,沉积金属铂电极,加热棒和温度传感器。其次,沉积半导体金属氧化物SnO2。然后进行传感器阵列电极的焊接,封装。最后进行测量,测量结果显示了传感器阵列对不同气体甲烷(CH4),一氧化碳(CO),氢气(H2),二氧化氮(NO2)和氨气(NH3)的响应。     

气体传感器阵列中的信息融合

在获得传感器与食醋挥发气体反应的整个过程的数据的基础上，提取了传感器与食醋散发的气体反应的特征值。利用分辨率指数来确定所提取的特征参数是否最优，从而决定该特征值在以后模式识别中是否有用。再对那些分辨率指数大的特征参数进行主成分分析和神经网络分析。主成分分析结果表明不同醋之间区分得比较开，神经网络的识别正确率达到100％。该方法也可用于解决其它形式传感器阵列问题。     

气体传感器阵列中特征参数的提取与优化

用一组厚膜金属氧化锡气体传感器阵列对气味进行分析和识别 ,其中最重要、最难的因素是传感器特征提取技术和特征参数的优化 ,使所用的传感器阵列能快速准确地识别不同气味。然而 ,目前尚无令人满意的方法。本文中研制了适用于传感器阵列反应的试验装置 ,在获得传感器与食醋挥发气体反应的整个过程的数据的基础上 ,提取了传感器与食醋散发的气体反应的特征值。利用分辨率来提取 ,以确定所提取的特征参数是否最优 ,从而决定该特征值在以后模式识别中是否有用。再对那些分辨率指数大的特征参数进行主成分分析和神经网络分析 ,主成分分析结果表明不同醋之间区分得比较开 ,神经网络的识别正确率达到 10 0 %。显然这一方法也可用于解决其它形式传感器阵列问题。     

基于C8051f040的瓦斯传感器阵列信号采集电路设计

利用高性能、低功耗微控制器C8051f040设计一种新型信号采集处理电路，通过多通道模拟多路开关CD4067实现传感器阵列中的多个敏感元件分时工作．在保证每个敏感元件标定周期为2星期的条件下,8个敏感元件组成的敏感元件阵列的标定周期达到16个星期。实验表明，该电路可以实现多个敏感元件分时工作，并具有较高的测量精度。     

气敏传感器线性化电路的设计

报导了一种利用乘方电路实现气敏传感器非线性特性的线性化补偿的原理，电路及其实验结果，该电路具有测量范围宽，线性精度较高等特点。     

基于气体传感器阵列的地沟油识别方法

目前有许多检测地沟油的方法,例如电导法、光谱法、色谱法等,但这些检测方法均需要在实验室环境下对油样进行处理,因此在地沟油检测方面仍缺乏快速、实时、对油样无损的检测方法.在此基础上,提出利用气体传感器阵列采集油样气味特征信息,使用支持向量机(SVM)算法对油样进行识别的方法.对75组正常食用油及45组地沟油建立了基于SVM的地沟油鉴别模型,并对15组正常食用油和15组地沟油进行识别,使用Matlab的SVM库及LIBSVM时的正确率均为27/30.实验证明了此方法的可行性,将算法在嵌入式平台上实现后可对油样进行快速、实时、无损鉴别.     

基于传感器阵列与神经网络的气体检测系统

在分析研究电子鼻理论和系统组成的基础上,设计构建了一套传感器阵列与人工神经网络相结合的混合气体检测系统.并采用该系统对三种气体传感器(一氧化碳CO、二氧化硫SO2和二氧化氮NO2)进行了实验,对实验数据用神经网络(BP和 RBF)进行了分析、识别和气体体积分数的计算.结果显示该检测系统识别准确,不仅能够解决气体传感器交叉敏感问题,提高器件的选择性,而且具有智能化和多功能化等优点.     

基于类Legendre基的气体传感器阵列信号的正交分解

提出了一种基于类Legendre基的气体传感器阵列响应信号的正交分解方法,将时域信号转换到由类Legendre基张开的空间。使用电子鼻系统对齿轮油和机油两类挥发气体进行了检测,对响应幅值进行正交分解,应用前5个基函数建立的模型能准确地描述整个动态响应过程。提取展开系数为特征值建立PLS-CA定性分类和PLS定量分析的模型。结果表明,PLS-CA分离器实现了对两类样本的有效分类,PLS定量模型可以准确地预测挥发气体的浓度。说明基于类Legendre基提取特征参数的方法准确可行,在应用时不需任何预处理,为气体传感器阵列信号的处理提供了一种新方法。     

基于声表面波传感器阵列的气体鉴别算法研究

声表面波(SAW)传感器阵列具有体积小、功耗低、反应灵敏等优点,在食品检测、环境治理、气体鉴别等领域有广泛的应用前景。结合声表面波传感器阵列的原理及特点,建立和优化了声表面波传感器阵列的数学模型,并对数据进行预处理、主成分分析（PCA）以及BP神经网络分析处理,实现了对气体的鉴别分类,取得了好的实验结果。     

面向无线传感器节点的集成CAN总线芯片设计

根据CAN(Controller Area Network)总线国际标准协议(ISO11898)完成了一款应用于无线传感器节点的集成CAN总线芯片设计,提高无线传感器节点的集成度与可靠性.采用混合信号集成电路设计技术实现了CAN总线控制器芯片与收发器芯片的集成,最终采用Global Foundry的0.35 μm CMOS工艺进行设计并流片,芯片面积为4 mm2.芯片测试结果表明,该芯片设计符合标准协议规定,通信速度最高为1 Mbyte/s,与商用CAN总线通信芯片正确通信,可方便地应用到无线传感器CAN总线通信系统中.