气体传感器阵列-王磊

气体检测中的传感器阵列识别算法研究随着现代工业以及日常生活中越来越多的涉及到气体的行业，气体检测技术也越来越成熟。

气体检测技术可以不仅用于检测有毒有害气体，还可以用于环境监测、安防监测、生命识别等多方面。

传感器是气体检测技术的重要组成部分，而传感器阵列识别算法的研究则可以更加精确地识别大量元素的混杂气体。

一、传感器阵列识别算法概述传感器阵列识别算法是指通过对传感器之间的数据进行处理，以识别混杂气体中各元素浓度的算法。

可以通过线性或者非线性的方式对数据进行处理，从而获得气体的主成分。

在使用传感器阵列识别算法之前，需要先进行特征提取，即对传感器输出数据进行降维，凸显出数据中主要成分。

一般来说，特征提取的方法有PCA、ICA、LDA等。

传感器阵列识别算法在气体检测领域中广泛应用，特别是在识别混杂气体中不同元素浓度的领域。

传感器阵列中传感器的数量可以达到几十个、上百个，但同时也因此需要更加精细的数据处理算法，以避免传感器阵列中产生干扰或者交叉响应的问题。

二、传感器阵列识别算法分类传感器阵列识别算法可以根据处理数据的方式进行分类，常见的分类有线性算法和非线性算法。

线性算法是指对传感器输出数据进行线性变换，以获得主成分，常见的线性算法有PCA、LDA等。

非线性算法则是指通过非线性变换对数据进行处理，以获取精确的气体成分。

常见的非线性算法有ICA、SOM等。

三、传感器阵列识别算法的应用传感器阵列识别算法可以广泛应用于气体检测领域。

特别是在复杂气体成分识别的领域，传感器阵列识别算法具有不可替代的作用。

在安防监测中，通过对空气中的成分检测，可以实时监测火焰、烟雾等因素，使相关人员更加安全。

在环境监测中，可以通过对空气中的成分检测，来观察各种污染物的浓度以及分布情况。

此外在生命识别方面，可以通过检测人员呼出的气体来提供精准的生命迹象。

四、传感器阵列识别算法发展趋势传感器阵列的应用范围逐渐扩大，非线性算法的发展势头更为喜人。

气体传感器阵列检测系统的研究与设计的开题报告一、研究背景气体传感器阵列检测系统是一种可以检测多种气体成分的设备。

随着环境保护和卫生健康意识的增强，对于空气质量和安全性的要求也越来越高，因此气体传感器阵列检测系统的需求也随之增加。

现有的气体传感器检测系统大多只能检测单一气体成分，对于多种气体成分的检测则需要使用多个传感器，这样不仅造成设备成本增加，而且操作繁琐，不利于实际应用。

因此，研究一种可以同时检测多种气体成分的气体传感器阵列检测系统，具有重要的科学意义和现实价值。

二、研究目的和意义本研究的目的是设计一种基于气体传感器阵列的检测系统，实现对于多种气体成分的同时检测，并且提高检测的准确性和可靠性。

具体研究目标如下：1. 构建气体传感器阵列检测系统，选择合适的传感器类型和数量，并且优化传感器布局和组合。

2. 设计检测系统的硬件和软件，实现对于多种气体成分的检测并且能够对数据进行处理分析，提高检测的准确性和可靠性。

3. 分析和评估阵列检测系统的性能和可靠性，优化系统的结构和算法，提高气体检测的准确性和可靠性。

通过本研究，可以构建一种高效、准确、可靠的气体传感器阵列检测系统，具有广泛的应用价值。

三、研究内容根据以上研究目标，本研究将完成以下工作：1. 研究不同类型的气体传感器，选择适合的传感器类型和数量构建阵列检测系统。

优化传感器的布局和组合，探索传感器性能最优组合方式。

2. 设计检测系统的硬件和软件，实现对于多种气体成分的检测并且能够对数据进行处理分析，提高检测的准确性和可靠性。

3. 开展阵列检测系统的性能评估，对检测系统的准确性、可靠性和实时性进行分析、测试和优化。

四、研究方法1. 文献调研。

通过查阅专业文献、论文和资料，了解气体传感器检测技术的研究进展和实现方案，在此基础上，确定本研究的技术路线和研究方向。

2. 传感器选择和布局。

根据检测要求和实际应用场景，选择合适的气体传感器类型和数量，采用合适的布局方式，优化传感器性能和检测精度。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011503218.0(22)申请日 2020.12.18(71)申请人 中国科学技术大学地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人 许磊　谷文先　祁伟杰　王晶　(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人 姚璐华(51)Int.Cl.G01N 27/12(2006.01)(54)发明名称基于MEMS气体传感器阵列的气体检测系统(57)摘要本发明公开了一种基于MEMS气体传感器阵列的气体检测系统，包括：MEMS气体传感器阵列、分时复用的多通道电阻频率转换电路、可编程的加热器电路、EEPROM、可修调的片内振荡器、上电自复位电路以及数字控制电路；所述MEMS气体传感器阵列包括多个气体传感器；所述气体传感器包括加热器电阻和气敏材料电阻；其中，所述MEMS气体传感器阵列用于将环境中的气体信息转换为所述气敏材料电阻的变化；所述多通道电阻频率转换电路用于将选中通道的气敏材料的电阻值转化为相应频率的方波信号；所述片内振荡器用于产生稳定的系统所需时钟信号。

应用本发明提供的技术方案，可以降低工作电压和电路功耗，并提高气体传感器中气敏材料电阻的检测范围与检测精度。

权利要求书2页 说明书10页 附图2页CN 112730527 A 2021.04.30C N 112730527A1.一种基于MEMS气体传感器阵列的气体检测系统，其特征在于，包括：MEMS气体传感器阵列、分时复用的多通道电阻频率转换电路、可编程的加热器电路、EEPROM、可修调的片内振荡器、上电自复位电路以及数字控制电路；所述MEMS气体传感器阵列包括多个气体传感器；所述气体传感器包括加热器电阻和气敏材料电阻；所述MEMS气体传感器阵列、所述多通道电阻频率转换电路、所述加热器电路、所述EEPROM、所述片内振荡器以及所述上电自复位电路分别与所述数字控制电路的对应引脚连接；其中，所述MEMS气体传感器阵列用于将环境中的气体信息转换为所述气敏材料电阻的变化；所述多通道电阻频率转换电路用于将选中通道的气敏材料的电阻值转化为相应频率的方波信号；所述加热器电路用于对所述加热器电阻的加热电压进行配置；所述EEPROM用于保存系统配置参数以及用户数据；所述片内振荡器用于产生稳定的系统所需时钟信号；所述数字控制电路用于完成对片内电路工作模式的控制、频率测量、数据存储以及I2C通信的功能。

专利名称：一种气体传感器及传感器阵列专利类型：实用新型专利
发明人：许磊,彭书峰,陈栋梁,荣钱,周睿颖申请号：CN201920815544.1
申请日：20190531
公开号：CN210136193U
公开日：
20200310
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型实施例公开了一种气体传感器及传感器阵列，能够减少引线损伤。

所述气体传感器包括：第一衬底，设置在所述第一衬底上的气体检测组件、所述气体传感器的多个第一引脚，以及用于保护所述气体检测组件的封装盖帽，其中：所述气体检测组件直接或间接通过电极引线与所述第一引脚电连接，所述气体检测组件、所述电极引线和所述第一引脚设置在所述第一衬底的同一面；所述封装盖帽键合在所述第一衬底上，所述第一引脚裸露在所述封装盖帽之外。

采用本实用新型实施例可以减少电极引线的弯折，使制成的传感器信号稳定、噪声小，同时简化加工工艺，降低制造周期和成本。

申请人：合肥微纳传感技术有限公司
地址：230088 安徽省合肥市高新区创新大道2800号创新产业园二期F3楼16层1608-1610室国籍：CN
代理机构：北京安信方达知识产权代理有限公司
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气体传感器阵列特性远程检测系统
杜海英;王宇辰;李壮;孙进生;王娟
【期刊名称】《大连民族学院学报》
【年(卷),期】2010(12)5
【摘要】以挥发性有机气体(VOC)为测试对象,建立了一套气体传感器阵列远程数据采集系统,可实现气敏元件对VOC气体敏感性的检测.硬件部分包括测试电路、无线收发和上位机通信,并编制了相应的软件程序.为进一步实现VOC气体实时、远程、在线检测的研究奠定基础.
【总页数】4页(P432-435)
【作者】杜海英;王宇辰;李壮;孙进生;王娟
【作者单位】大连民族学院,机电信息工程学院,辽宁,大连,116605;大连理工大学,电子科学与技术学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学,电子科学与技术学院,辽宁,大连,116024;大连民族学院,机电信息工程学院,辽宁,大连,116605;大连民族学院,机电信息工程学院,辽宁,大连,116605;大连民族学院,机电信息工程学院,辽宁,大
连,116605
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.基于集成气体传感器阵列的电子鼻系统动态响应特性分析 [J], 杨建华;侯宏;王磊;王米娜;王晗
2.基于气体传感器阵列的静态检测系统 [J], 武永鑫
3.电能表远程在线检测系统提高宽温温度特性方法 [J], 李勇;杨富堂
4.基于气体传感器阵列的动态检测系统 [J], 王磊;刘锦淮
5.AlN微热板气体传感器阵列热失稳特性研究 [J], 周真;赵文杰;施云波;王婷;于洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

仿生嗅觉感知系统气体识别和浓度估计模型相洪涛;张文文;肖文鑫;王磊;王远西【期刊名称】《自动化学报》【年(卷),期】2024(50)4【摘要】常用气体检测模型需要使用气体传感器阵列响应信号的稳态值对气体进行种类识别和浓度估计,而在实际环境中,气体一般处于动态变化的状态,气体传感器阵列响应信号难以达到稳态值或长时间维持稳定状态.针对上述问题,提出一种由动态小波残差卷积神经网络(Dynamic wavelet residual convolutional neural network, DWRCNN)子模型和权重信号自注意力(Weighted signal self-attention, WSSA)子模型组成的气体检测模型.该模型可以直接使用气体传感器阵列的原始动态响应信号对动态变化的气体进行成分识别,并进一步对每种成分气体的浓度在线估计.通过搭建的仿生嗅觉感知系统对模型的性能进行评估,实验结果表明,与常用气体识别模型相比, DWRCNN能获得接近100%气体识别准确率,且在线训练时间短,收敛速度快;与常用气体浓度估计模型相比, WSSA浓度估计模型能够大幅提高气体浓度估计精度,并能同时对不同气体都保持较高气体浓度估计精度,解决了动态环境中仿生嗅觉感知系统需要针对不同气体选择不同最优气体浓度估计模型问题.【总页数】16页(P812-827)【作者】相洪涛;张文文;肖文鑫;王磊;王远西【作者单位】山西大学自动化与软件学院;上海理工大学光电信息与计算机工程学院;上海理工大学理学院;南洋理工大学电气与电子工程学院;北京大学计算机学院;同济大学电子与信息工程学院【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.人工肺-嗅觉系统集成与混合气体识别方法2.基于脑-机接口和嗅觉解码的仿生气味识别系统3.一种基于仿生嗅觉的室内有害气体成分识别方法4.一种用于丙酮气体检测的智能MEMS仿生嗅觉系统因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

面向人体健康监测的氮化镓氨气气敏传感器性能分析张艺;陈毅;李栋辉;韩丹;王磊【期刊名称】《生物医学工程与临床》【年(卷),期】2024(28)2【摘要】目的了解人体呼出气体的疾病标志物,实现人体呼出氨气的实时监测。

方法采用水热法结合高温氮化制备得到多孔氮化镓(GaN)纳米椭球体,将其作为传感器膜涂敷于带有金电极的叉指电极表面,得到NH_(3)的室温快速检测传感器。

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和比表面积测试等对所制备材料的组成和形貌进行了表征,可见合成的GaN是具有大比表面积的多孔纳米结构。

测试了传感器对NH_(3)的动态响应、选择性、重复性和稳定性等性能。

结果室温条件下,传感器对100×10^(-6)NH_(3)的响应度(ΔG/G0)约为448%,且表现出快速的响应时间及恢复时间(分别为22 s和24 s)。

此传感器对(1~200)×10^(-6)范围内的NH_(3)具有良好的线性响应,可以实现对NH_(3)的定量检测。

GaN气敏传感器对NH_(3)的检出限可达178×10^(-9),可实现对微量NH_(3)的检测。

此外,探究了GaN对NH_(3)响应的传感机制。

结论该研究为面向人体健康监测的NH_(3)传感器研究提供了理论和实验基础。

【总页数】7页(P155-161)【作者】张艺;陈毅;李栋辉;韩丹;王磊【作者单位】山西省肿瘤医院;太原理工大学信息与计算机学院/微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室【正文语种】中文【中图分类】R318;TP212【相关文献】1.渗碳与氮化中甲烷和氨对水煤气气氛性能的影响2.氮化镓晶体的氨热法生长进展3.氨热法生长氮化镓体单晶的工艺与设备4.复方氨酚右敏溶液在健康人体的药代动力学研究5.氮化镓籽晶的表面损伤处理及氨热生长研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。