基于传感器动态检测和神经网络的气体识别

提出将气体传感器阵列动态检测与人工神经网络相结合的方法实现气体的识别。设计了用该方法进行气体检测识别的实验系统。该方法具有实验次数少、识别准确度高的优点。实验以4个金属氧化物半导体气体传感器组成的阵列为例,详细讨论了该方法的实验过程及识别结果。通过实验对甲烷、乙醇、丙酮3种气体及其混合气体进行识别,结果表明:该方法的正确识别率达到100%,具有很高的实用价值。     

平衡评估压力传感阵列的高速数据采集系统设计

针对康复医学中对坐位、站位、卧位等多种精细压力分布及压力平衡评估的需要,采用高密度的压力传感阵列作为传感器,提出了一种超多通道压力传感阵列的高速数据采集方法,并给出了具体电路实现和系统设计.实验对实时采集到的压力传感阵列数据进行压力分布测试,结果显示:对于站位(足底)压力评估的2288个传感阵列单个压力垫,系统每秒实时采集压力分布图100帧以上;对于卧位(平躺)的4个压力垫,每秒实时采集压力分布图25帧以上,均可以动态实时显示压力分布的变化,满足精细压力分布检测和评估系统的需要.     

基于气体传感器阵列的易挥发化学品判别系统

利用气体传感器阵列结合判别软件,可用于气体的定性识别。本系统采用气体传感器MQ211组成阵列,结合气室和必要的电路,设计了实时数据采集判别系统,介绍了判别系统的构成与实验过程,实验结果表明:本系统能准确判别多种易挥发化学品。     

食醋分类中气体传感器阵列的一种优化方法

利用13只气体传感器、1只温度传感器和1只湿度传感器构成的初始测试系统,对3种不同品种的食醋进行测试。运用小波包的三尺度分解来提取测试结果的分析特征向量,并借助主成分分析(PCA)技术,对传感器阵列进行了优化,得到由5只传感器构成的优化阵列。利用RBF神经网络,对原阵列和优化后阵列的鉴别效果进行比较,结果表明:优化后传感器阵列能将3种不同品种的食醋成功区分开,并且鉴别效果也得到明显改善。     

化学传感器阵列的计算机数据分析方法和发展趋势

化学传感器阵列是由一系列具有非特异性、低选择性、交叉敏感性和稳定性的化学传感器组成的分析仪器.作为利用化学传感器阵列进行准确可靠的定性和定量分析所不可或缺的条件,合适的模式识别和多元校正等数据处理方法已经成为化学传感器阵列的有机组成部分.该文着重介绍了常用的化学传感器阵列数据的计算机处理方法,并且展望了该领域的发展趋势.     

阵列式硅压阻压力传感器的研究

介绍了一种阵列式硅压阻压力传感器 ,就其设计结构、生长工艺及实验结果进行了概要地阐述 ,其生长工艺将微机械加工工艺和半导体平面CMOS工艺融为一体。     

基于气体传感器阵列的动态检测系统

描述了一个基于传感器阵列的气体检测系统,其阵列由6只气体传感器组成。系统采用较以往静态加热所不同的动态加热方式,重点介绍了该系统的硬件结构。通过分析系统的气体响应特性实验得出:该系统具有静态测试所不具备的许多优点,如,信号特征多、容易识别等。     

阵列式MEMS仿生矢量振动传感器研究

针对在同一个物理测试过程中,往往会遇到很多所需测量振动信号的大小和频率在大范围内变化,而一个振动传感器很难满足测试要求的情况,提出了一种四单元集成阵列式仿生矢量振动传感器,4个微结构传感器量程分别为:10,100,500,1 000 gn。在分析敏感结构数学模型的基础上,用ANSYS软件对阵列敏感元件进行仿真,最后对加工好的传感器进行了相关的测试。测试结果表明:该阵列式振动传感器在二维方向的灵敏度高,线性度好,输出稳定性好。量程为100 gn传感器x向灵敏度为2.6134 mV/gn,线性度为0.99991,y向灵敏度为2.5563 mV/gn,线性度为0.99968。     

A sensor array optimization method for electronic noses with sub-arrays

Sensor array configuration needs to be optimized in developing an application-specific instrument of electronic noses. Currently, sensor array optimization is commonly done by feature selection techniques. These methods could solve how to optimize a sensor array. However, they could not figure out what are the unique functions that each sensor plays in the optimized sensor array. The method proposed in this paper could solve this problem by sensor clustering and dividing the whole sample classification mission into several small recognition tasks. A measurement with a six Taguchi Gas Sensors (TGS sensor hereinafter) sensors array to classify 11 gas sorts was used in the data validation. The sensor array was optimized to three sensors with the proposed method. Each sensor in the optimized array had unique functions to solve different recognition tasks. TGS2600 had the unique functions to discriminate butanone and acetaldehyde. TGS2602 had the unique functions to discriminate benzene and cyclohexane, methanol and ethanol. TGS813 had the unique functions to discriminate cyclohexane and pentane. The combination of TGS2600 and TGS2602 had the unique functions to discriminate acetone and butanone, acetone and acetaldehyde. The proposed method might be a new generation of sensor array optimization methods.     

基于气体传感器阵列和非线性信号分析技术的龙井茶品质检测方法研究

本文研究了一种基于传感器阵列信号分析的龙井茶品质检测技术,采用多气体传感器阵列构建检测平台,实验检测不同储存时间的龙井茶样品,并对传感器阵列信号开展信号分析。为了进一步优化传感器阵列检测龙井茶品质的准确性,对传感器阵列参数优化,得到优化之后的阵列,优化后的传感器阵列具有更高的准确性。采用载荷分析（Loadings）、归一化处理进行数据的预处理。实验采用模糊c均值聚类（FCM）、k近邻函数（KNN）和概率神经网络（PNN）三种方法对传感器阵列检测信息进行了模式识别,以评估所构建系统的检测精度。结果表明三种方法的识别正确率分别为90.83%,90%和93.3%。结果表明KNN和PNN针对气体传感器阵列检测龙井茶品质领域均呈现了较好的模式识别结果。以上结果证明该系统具有较好的检测精度,随机共振系统输出相关系数曲线可以较好的区分不同茶叶样品,并且依托互相关系数特征峰值构建了其品质分析模型。     

基于气体传感器阵列的白酒特征分析

利用气体传感器阵列进行食品质量检测是电子鼻应用中的一个重要方面。采用7只TGS传感器构成的阵列对8种市售白酒进行了动态测量,并对其进行分类。结合主元分析法(PCA)对传感器阵列信号与白酒的品牌、香型、原料、产地、酒精度等特征之间的关系进行了分析。结果表明,传感器信号在上述白酒特征上表现出很强的聚类特性,按原料划分可以得到最佳的分类效果。     

基于便携式传感器数据的GMM-HMM人体姿态识别算法

人体姿态识别在人机交互, 游戏以及医疗健康等领域有着深远意义, 基于便携式传感器进行多种人体姿态高精度的稳定识别是该领域的研究难点. 本文采集了8种姿态的高频传感器数据, 提取原始数据的窗口时域特征组成数据集. 根据人体姿态的传感器数据特点将人体姿态划分为4个阶段, 使用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM)拟合人体姿态的观测序列, 结合隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM), 利用GMM-HMM算法进行姿态识别. 本文对比了不同窗口值下的一阶隐马尔可夫模型(1 Order Hidden Markov Model, 1OHMM)和二阶隐马尔可夫模型(2 Order Hidden Markov Model, 2OHMM)的效果, 当窗口值为8时, 2OHMM的性能最优, 整体召回率达到了95.30%, 平均准确率达到了95.23%. 与其它研究相比, 本文算法能识别的姿态种类较多, 算法识别性能较佳且算法耗时较短.     

碳纳米管/PDMS复合材料柔性阵列压力传感器制备与实验

以碳纳米管（CNTs）作为导电填料,聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基体材料,采用溶液法制备出CNTs/PDMS导电复合材料。研究了碳纳米管浓度对复合材料的电学特性和压阻特性的影响规律,得到碳纳米管在PDMS中的渗滤区域。通过复合材料的压力灵敏度优化碳纳米管浓度。以制备的复合材料为敏感材料,FPCB工艺加工的柔性基板为电极,设计制备了一种简单结构和工艺的柔性阵列压力传感器。用零电势法设计了阵列电阻读出电路与LabVIEW实现的上位机配合,实现信号读取和显示。最后通过一个应用实例表明,该柔性阵列压力传感器及信号处理系统可以实现压力分布与大小的实时监测,可为柔性阵列压力传感器设计与制备提供参考。     

电子鼻传感器阵列优化及其在醋的分类中的应用

利用6个TGS系列气敏传感器阵列对醋进行了检测。按照Wilks统计量最小的原则对传感器阵列进行了优化,得到了由4个传感器组成的用于检测醋的种类的最佳传感器阵列。对阵列优化前后的数据,用PCA、LDA进行对比研究,结果表明,优化后的阵列可以更好地对醋鉴别分类。因此,所给出的优化方法是有效的。     

基于柔性力敏传感器的便携式坐姿监测与提醒系统

读写坐姿长时间不规范将对青少年身体健康、学习效率产生不利影响.本文基于柔性力敏传感器,设计了一套新型的便携式读写坐姿实时监测及智能提醒系统.该系统根据生物力学、人体工程学规律,通过铺设于座椅上40 cm×40 cm的柔性力敏传感器,采集坐立时臀部压力分布数据。首先对原始数据进行预处理,再通过所提出的坐姿动作识别与分析算法对坐姿状态进行识别,实时分析坐姿情况,最后结合环境的温度、湿度、光强参数,给出预警方案.同时,在手机APP客户端实时显示并且存储监测期间坐姿及环境变化情况.该系统设计简单、交互性强,借助手机和压力垫的便携性,方便用户达到实时预警和分析的效果,帮助青少年纠正不良坐姿.     

基于柔性触觉传感器的坐姿压力监测系统设计

提出了一种有效监测人体坐姿压力的系统,设计了柔性触觉传感器阵列,基于多路模拟开关CD4051、微处理器MSP430与无线发送模块实现数据的采集与传输,在上位机软件中通过低通滤波、配色与插值算法,并应用分布式压缩感知理论,形成了模拟人体坐姿压力分布的彩色图像,图像真实清晰,便于观察.实验结果表明:系统稳定性和分辨率较好,且能够实现坐姿压力分布的实时测量和显示.     

测量绝缘纸板微水分分布的电容阵列式传感器

由于变压器绝缘纸板中的微水分影响其介电特性,用介电测量方法可以得出纸板内的微水分分布。为此,开发了一种16个边缘场电容测量单元的阵列式微水分传感器,通过轮流使用各测量单元可获得被测纸板纵向分布的对应复介电系数,进而转换为各处的水分质量分数,由该传感器构成的测量系统可以用于纸板干燥过程中在线监测纸板的水分分布变化,其使用效果得到试验证实。介绍了该传感器的原理、结构及测量系统的构成。     

一种新型柔性触觉阵列传感器信号处理电路设计

依据一种利用压阻特性的3×3点阵的柔性触觉传感器,设计了针对这种新型柔性触觉传感器的信号处理电路。该电路能完成信号放大、阵列信号的选通、A／D转换以及通过LED电路对其信号的采集。并详细地阐述了电路的原理和所用芯片的功能。所设计的信号处理电路能够判断出这种触觉传感器单元所受三维加载力的大小和位置。通过在正向压力的加载试验,验证了电路的可行性。     

关于低功耗气体传感器阵列的研究

由电池驱动以微机械技术制造的气体传感器的功耗是十分关键的实际问题.为了研制低功耗气体传感器,在传感器阵列上表面制备完成后,从下表面腐蚀传感器芯片的基底,以造成传感器芯片和封装室之间形成一个空气夹层.从而对有空气夹层的传感器芯片和没有空气夹层的传感器芯片的能耗做比较.实验结果显示,腐蚀过的传感器芯片具有较低的功耗.     

矩形柔性涡流阵列传感器裂纹检测研究

某矩形涡流阵列传感器可对金属结构的裂纹进行定量检测,但使用中往往会受到提离效应的影响。通过建立矩形涡流阵列传感器的有限元模型,分析了传感器对提离距离的响应特性,并搭建裂纹检测试验平台,研究了提离距离对传感器裂纹检测能力的影响。研究表明:矩形涡流阵列传感器对提离效应十分敏感,在裂纹检测过程中应尽量抑制提离效应,同时提离距离的增加会显著地降低传感器的裂纹检测能力,在裂纹检测过程中应尽量减小提离距离。