基于时间响应特征提取的气体体积分数定量分析模型.pdf

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1、2014年第33卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)31基于时间响应特征提取的气体体积分数定量分析模型罗小刚，徐峰，侯长军，霍丹群，法焕宝，杨眉(重庆大学生物工程学院，重庆400030)摘要：体积分数检测中，常常存在时间响应曲线出现延迟或提前的情况，传统方法(如神经网络)无法进行矫正，继而影响检测的准确性。通过对样本的时间响应曲线的观察分析，发现该曲线的最大曲率点与样本体积分数存在某种联系。基于此，提出了一种体积分数定量分析模型。通过对16组不同体积分数的NH。和丙酮的实验，发现使用该模型对时间响应曲线进

2、行矫正后，测量结果的一致性得到很大的提高。当变异系数分别大于0．17，0．5时，检测结果一致性改善的比例分别可达87．5％，88．9％，进一步证明了该方法的有效性。关键词：化学传感器阵列；气体检测；定量分析；时间响应曲线中图分类号：TP212文献标识码：B文章编号：1000-9787(2014)01--0031-04QuantitativeanalysismodelforgasvolumefractionbasedontimeresponsecharacteristicsextractionLUOXiao—gang，XUFeng，HOUChang-jun，HUODa

3、n—qun，FAHuan—bao，YANGMei(SchoolofBioengineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Involumefractiondetection，timeresponsecurveoftenoccurtimedelayoradvancecase，traditionalmethods(e．g．neuralnetworks)cannotcorrectit，therebyaffectaccuracyofdetection．Basedonobservationandana

4、lysisontimeresponsecurve．itisfoundthatthereexistsarelationbetweenthemaximumcurvaturepointofthecurveandvolumefractionofsample．Basedonthis，proposeaquantitativevolumefractionanalysismodelforgas．Byexperimentof16groupsdiferentvolumefractionofammoniaandacetonerespectively，itisfoundthatafteru

5、singthismodeltocorecttimeresponsecur~eisimprovedconsistencyofthemeasurementresultsgreatly．Whenthecoeficientofvariationaregreaterthan0．17and0．5respectively，thecorrespondingimprovementpercentageoftestresultsconsistencyare87．5％and8d．9％．whichfurtherverifiestheeffectivenessofthismethod．Keyw

6、ords：chemicalsensorarray；gasdetection；quantitativeanalysis；timeresponsecurve0引言通过对时间响应曲线的观察，发现时间响应曲线簇存基于化学传感器阵列的检测技术可以很好地用于挥发在这样的规律：先发散(发散段)，后聚拢(聚拢段)。在发气体的定性定量检测，该技术已经被研究用于多种用散段和聚拢段之间存在一个分界线，在这个分界线上各个途¨J。现阶段的体积分数定量分析方法主要有基于主成体积分数之间的数据处于最发散的状态。通过提取时间响分分析H]、聚类分析以及判别分析对不同体积分数应曲线最大曲率点，发现其分

7、布与该分界线基本上是重合的数据进行半定量的分析，或借助偏最小二乘分析方法的，那么借助它即可获取分界线。同时，可以推测样本体积建立定量预测模型。此外，本文基于BP神经网络、模糊分数与最大曲率点在该分界线上的位置存在密切的关系。神经网络建立了体积分数的定量分析模型，也取得了很基于以上观察，本文以NH。为例建立了体积分数检测好的效果。以上这些方法对于解决高维度和全局体积分数模型，实现了体积分数的定量检测。针对时问响应曲线出范围内的非线性问题效果较好，但是对于局部体积分数范现延迟或提前的情况，分别以l6个NH。样本和16个丙酮围内，尤其是当需要基于先验知识针对数据进行较