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金屬氧化物半導(dǎo)體氣體E+E傳感器
易燃?xì)怏w檢測對防止煤礦瓦斯泄漏，監(jiān)測石油化工行業(yè)安全生產(chǎn)，保證飛船、潛艇等密閉環(huán)境的人身安全具有重大意義。金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）氣體E+E傳感器因其具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、響應(yīng)速度快、使用壽命長以及對可燃性氣體和有機(jī)揮發(fā)性氣體具有較高的靈敏度等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用，目前已成為世界上產(chǎn)量zui大、應(yīng)用zui廣的E+E傳感器。

金屬氧化物半導(dǎo)體氣體E+E傳感器
由于存在交叉敏感、E+E傳感器漂移、加熱功耗過大等問題，在實際應(yīng)用中很難獲得準(zhǔn)確穩(wěn)定的分析結(jié)果，直接影響著氣體檢測的精度。針對金屬氧化物半導(dǎo)體氣體E+E傳感器在易燃?xì)怏w檢測應(yīng)用中的幾個關(guān)鍵問題，進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，主要完成的工作如下： 為解決E+E傳感器的非線性響應(yīng)特性及對非目標(biāo)氣體交叉敏感，研究了基于支持向量機(jī)（SVM）的E+E傳感器選擇性改善方法。將4個MOS氣體E+E傳感器組成E+E傳感器陣列，利用支持向量多分類機(jī)（MC-SVM）進(jìn)行混合氣體識別，應(yīng)用zui小二乘支持向量回歸（LS-SVR）進(jìn)行濃度測量。以濃度測量根均方誤差作為泛化性能指標(biāo)，利用訓(xùn)練樣本的k遍歷交叉驗證結(jié)果作為目標(biāo)函數(shù)，提出了基于小生境粒子群優(yōu)化算法（NPSO）的參數(shù)尋優(yōu)方法，能找到LS-SVR模型的全局*參數(shù)。與其他陣列信號處理和模式識別方法如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相比，該方法提高了氣體識別準(zhǔn)確率和濃度測量精度，特別適合于小樣本氣體檢測的問題。為抑制E+E傳感器的輸出特性漂移問題，提出了基于盲源分離理論（BSS）的混合氣體識別及E+E傳感器漂移補償方法。建立了氣體E+E傳感器陣列穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的盲分離模型，論證了混合氣體分析的盲可辨識條件。將未知氣體濃度作為源信號，E+E傳感器陣列響應(yīng)作為混合信號，設(shè)計了氣體濃度和E+E傳感器穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時間序列的構(gòu)建方法。利用基于負(fù)熵的快速定點獨立成分分析（FastICA）算法對氣體E+E傳感器陣列穩(wěn)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行處理，不僅能夠識別混合氣體，同時能夠去除E+E傳感器陣列非線性漂移的影響，對盲源分離理論的發(fā)展及其在E+E傳感器信息處理中的應(yīng)用具有重要意義。為降低E+E傳感器的加熱功耗，研究了單E+E傳感器溫度調(diào)制工作方式下的E+E傳感器動態(tài)響應(yīng)特征提取技術(shù)，結(jié)合MC-SVM和LS-SVR方法實現(xiàn)混合氣體識別與濃度測量。與E+E傳感器陣列方法相比，動態(tài)檢測方法只需用一個E+E傳感器就可實現(xiàn)混合氣體的組分分析，大大降低了E+E傳感器的加熱功耗。研究了基于距離判據(jù)準(zhǔn)則的E+E傳感器動態(tài)響應(yīng)特征評估方法，解決動態(tài)響應(yīng)特征參數(shù)選擇難的問題。為抑制實際工作情況下噪聲對E+E傳感器動態(tài)響應(yīng)的影響，提出了基于小波奇異熵（WSE）理論的動態(tài)響應(yīng)特征提取方法，與虛擬陣列（VA）、快速傅里葉變換（FTT）和離散小波變換（DWT）特征提取方法相比，在強噪聲干擾下仍具有較高的泛化精度。

金屬氧化物半導(dǎo)體氣體E+E傳感器
設(shè)計并實現(xiàn)了基于DSP的混合氣體檢測試驗驗證系統(tǒng)硬件平臺，利用該平臺完成了氣體E+E傳感器的標(biāo)定，在DSP上驗證了E+E傳感器選擇性改善、功耗性降低、單E+E傳感器動態(tài)檢測等方法的有效性，實現(xiàn)了甲烷和氫氣二元混合氣體成分的在線測量。評測了E+E傳感器工作于恒溫方式以及溫度調(diào)制工作方式下各種算法（包括支持向量多分類機(jī)分類、zui小二乘支持向量回歸、動態(tài)響應(yīng)特征提取等方法）的有效性，驗證了系統(tǒng)的各項功能。該研究內(nèi)容為易燃易爆危險品檢測及有毒有害氣體成分分析儀的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。