混合气体定量检测系统的研究·5·文章编号:1000-8829(2004)08-0005-02混合气体定量检测系统的研究ResearchonMulti2GasQuantitativeAnalysisSystem(吉林大学电子科学与工程学院,吉林长春130061)石春燕,王剑钢摘要:将气体传感器阵列与采用BP算法进行训练的人工神经调理模块、数据采集与传输模块、计算机等4部分。气体实验装网络模式识别技术相结合形成混合气体定量检测系统,通过实置的硬件框图如图1所示。验比较了不同的传感器信号预处理方法、BP网络的结构和参数,以及测量环境对混合气体定量检测系统性能的影响。关键词:气体传感器阵列;人工神经网络;信号预处理中图分类号:TP212.9文献标识码:A图1气体实验装置Abstract:Agassensorarrayiscombinedwithartificialneuralnet2基于选定的被测气体CO,CH4及H2,本实验采用的气体传workwhichbasedonBack2Propagationalgorithmtoformamulti2感器阵列由6个金属氧化物半导体气体传感器构成,传感器的gasquantitativeanalysissystem,andexperimentsaredonetoana2型号分别为:MQ27,MQ24,MQ28(河南汉威电子有限公司);lyzetheinfluenceofthesignalpreprocessingalgorithms,theBack2TGS203,TGS822,TGS813(天津费加罗电子有限公司)。这6Propagationnetwork’sstructureandparametersandtheenviron2个传感器都是N型半导体气敏元件,都能敏感CO,CH4和H23’mentofquantitativeanalysisonthesystemsperformance.种气体,但是对于同一种气体,6个传感器的灵敏度各不相同。Keywords:gassensorarray;rtificialneuralnetwork;signalprepro2其中,MQ27和TGS203对CO最为敏感;MQ24和TGS822对cessingCH4最为敏感;MQ28和TGS813对H2最为敏感。这样配置的传感器阵列除了能够在整体上对被测气体形成高维响应模式混合气体的定量检测在环境保护、化工控制、家用报警、食外,还可以利用单个传感器的部分选择性来突出某一维响应中品保鲜、温室环境控制、航空航天等领域有着广泛的应用。传统某种气体成分的信息量。的方法是先将各种气体成分分离出来,然后分别用适合于各种被测混合气体的敏感信号和测试容器内的温湿度经过信号气体的传感器分别进行检测。将气体传感器阵列与采用BP算调理模块后,被以AT89C2051单片机为核心,采用MAX186八法进行训练的人工神经网络模式识别技术相结合形成的混合气通道12位串行A/D转换器构成的采样模块采集,该模块的采体定量检测系统,是利用传感器阵列对混合气体的高维响应模样数据由单片机串口经电平转换(电平转换器MAX232)后送到式来实现对混合气体的定量检测,不用分离气体就可以将混合上位机(IBMPC兼容机)的串口COM1或COM2。由于在Win2气体中的各种成分检测出来。其中传感器阵列的选取、传感器dows环境的各种开发语言中,VisualC++具有直接的I/O功能信号的预处理方法、BP网络的结构和参数以及测量环境是影响和底层硬件控制能力,具有中断、线程等处理能力,能进行Ring系统性能的可能因素。笔者选取了6个金属氧化物半导体气体()层的应用程序开发,能方便地调用WindowsAPI等优点,所以传感器组成阵列,结合所研制的气体实验装置,分别提取了CO,采用VisualC++编程进行接口的控制,从而为人工神经网络的CH、H等3种气体在不同浓度时的响应,进而通过数据分析与42训练及测试提供了实验数据。计算,比较了不同的传感器信号预处理方法、BP网络的结构和本实验中,选用CO、CH4、H2互相参比配制混合气体样本。参数及测量环境对混合气体定量检测系统性能的影响。研究结根据传感器的灵敏范围,将配制的气体浓度限制在200～果具有一定的工程应用价值。2000ppm(1ppm=1×10-6)以内,浓度变化间隔为200ppm。这1实验样每种气体有10种浓度模式,共计可得到1000个样本。采用这些样本作为原始数据训练神经网络,就可以实现在这一浓度气体实验装置包括:测试容器(内含气体传感器阵列)、信号范围内的最大误差为200ppm的定量测