面向氣體傳感器與電子鼻的測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)及分析方法研究.pdf

1、氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)（濃度）轉(zhuǎn)化成可測(cè)的電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，在食品安全、空氣質(zhì)量、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。但氣體傳感器通常難以達(dá)到只對(duì)一種氣體響應(yīng)，為了提高其靈敏度和選擇性新型氣體傳感器的研制和測(cè)控方法成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，尤其是基于氣體傳感器陣列以及氣體傳感器多種溫度調(diào)控方式的電子鼻系統(tǒng)，已被廣泛研究用于多種混合氣體的定性定量檢測(cè)。而如何評(píng)測(cè)所研究的新型氣體傳感器和電子鼻系統(tǒng)的性能參數(shù)，建立面向特定應(yīng)用環(huán)境的傳

2、感器響應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)并尋求其相應(yīng)的分析方法，成為該領(lǐng)域研究的一個(gè)基礎(chǔ)條件。因此，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)展的需求，為了適應(yīng)當(dāng)前多種新型氣體傳感器和電子鼻系統(tǒng)需求的特點(diǎn)，本文開(kāi)展了面向氣體傳感器與電子鼻系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及相應(yīng)的分析方法研究工作，意圖實(shí)現(xiàn)一套配氣快速精確、傳感器工作模式可控并且結(jié)合了典型分析方法的測(cè)試平臺(tái)，為氣體傳感器和電子鼻系統(tǒng)的參數(shù)評(píng)測(cè)、氣體傳感器陣列優(yōu)化和工作模式優(yōu)化提供測(cè)試依據(jù)。
　　整個(gè)測(cè)試平臺(tái)包括配氣模塊、傳感

3、器測(cè)控接口、采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。配氣模塊基于動(dòng)態(tài)配氣法，選用了目前先進(jìn)的質(zhì)量流量控制器，可實(shí)現(xiàn)4種氣體的混合配氣，且配氣濃度可調(diào)，配氣種類可調(diào)，氣體流量可調(diào)，氣體總流量可控。傳感器測(cè)控和數(shù)據(jù)采集模塊可實(shí)現(xiàn)多種類型傳感器的測(cè)試。本文以目前研究最多的金屬氧化物氣體傳感器為例，設(shè)計(jì)傳感器的測(cè)控接口電路，并選用NI公司的先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)16路傳感器的加熱控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。傳感器工作方式包括恒溫模式與溫度調(diào)制模式兩種，均可實(shí)現(xiàn)軟件控制

4、；所有傳感器的響應(yīng)數(shù)據(jù)通過(guò)采集模塊實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)采集到的即時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可獲得氣體傳感器的最大響應(yīng)值、響應(yīng)與恢復(fù)時(shí)間、氣體選擇性等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，并且該模塊還增加了當(dāng)前電子鼻系統(tǒng)領(lǐng)域中的主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等典型的模式識(shí)別方法。測(cè)試平臺(tái)的軟件系統(tǒng)基于NI的LabView開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建。
　　該測(cè)試平臺(tái)軟硬件系統(tǒng)已經(jīng)搭建完畢，可實(shí)現(xiàn)4種氣體、16路傳感器的穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)控制及測(cè)試，采樣速率可達(dá)500KS/s。通過(guò)配氣