研究室中挥发乙醚气体检测装置和方法_2

文档序号:9430742阅读:来源:国知局
传感器,乙酸传感器作为检测乙酸气体的主传感器,MQ-2传 感器的检测信号S1 (t)、MQ-135传感器的检测信号S2 (t),乙酸传感器的检测信号S3 (t),本 发明利用公式
[0032]si即曰1 (t) =Sf(t) + (S1 (t) -S2 (t)) 2+ (S1 (t) -S3 (t)) 2将MQ-2 传感器、MQ-135 传 感器和乙酸传感器检测的信号进行融合,得到了传感器融合信号signal(t),从而既保留了 主传感器的检测信息,又保留了主传感器与辅助传感器之间的信号差异信息,提高了检测 精度。
[0033] 作为优选,所述步骤化-1)由下述步骤替换:
[0034] (7-1)控制器控制气室下部的进气管和出气管上的电磁阀均打开,通过进气管向 气室下部内充入氮气,对MQ-2传感器、MQ-135传感器和乙酸传感器清洗8至15分钟;
[0035] (7-2)通过进气管向气室下部充入已知乙酸浓度为S的实验室气体,通气3至10 分钟后,控制器控制气室下部的进气管和出气管上的电磁阀均关闭;
[0036] 控制器通过第二电机带动检测头沿轨道移动,通过第二电机带动上端开口气室组 件由与支撑平台接触位置逐渐上升至控制器中预定的高度LMQ-2传感器、MQ-135传感器 和乙酸传感器检测气体信号,控制器收到乙酸传感器的检测信号Sl(t)、MQ-2传感器的检 测信号S2 (t),MQ-135传感器的检测信号S3 (t);
[0037] (7-扣控制器选取Sl(t)的n个等间隔分布的抽样值Sll,S12, ...,Sln,选取 S2(t)的n个等间隔分布的抽样值S21,S22, ...,S2n,选取S3(t)的n个等间隔分布的抽 样值S31,S32, . . .,S3n;
[00測利用公式
[0039]山2= (Sli-巧 2+(s2i-S)2+(S3i-巧 2,i= 1,2. ..,n,计算差值距离山2;
[0040] 利用下述公5^

分别计算矩阵A,B,C和D;存储器中设有最小阔值e;
[0041] (7-4)当A+B+C=D并且A中数据至少有83%《e并且D中数据至少有83%《e 时,转入步骤化-2);否则,转入步骤(7-1)。
[004引步骤(7-。至(7-4)是对MQ-2传感器、MQ-135传感器和乙酸传感器的校正过程, 只有满足A+B+C=D并且A中数据至少有83%《e并且D中数据至少有83%《e的校正 条件的MQ-2传感器、MQ-135传感器和乙酸传感器才用于对待检测气体进行检测,否则需要 重复校正过程,从而提高传感器检测的精度。
[0043] 作为优选,所述输出信噪比SNR的计算过程包括如下步骤:
[0044] 将si即al(t)输入一层随机共振模型
[0045]
中;
[004引其中,V(X,t,a)为势函数,X(t)为布朗粒子的运动轨迹,t为运动时间,a是粒子瞬时运动加速度,02为外噪声强度,N(t)为内秉噪声,4sin(2;r/f+如为 周期性正弦信号,Al是信号幅度,f是信号频率,为相位;曰,b为设定的常数;设 5'(0 二 4sin(2乃八 + 的 + .、'/占;
[0047] 控制器计算V(x,t,a)对于X的一阶导数,二阶导数和S阶导数,并且使等式等于 0,得到二层随机共振模型:
[0048]
[0049]设定噪声强度〇2= 0,Si"(2兀..々+姆=1,si即al(t) = 0,N(t) = 0;计算得到Ai的 临界值为V心a;/巧A;
[0050] 将Ai的临界值代入一层随机共振模型中,并设定X"(t)=0,sn"= 0,用四阶现格 库塔算法求解一层随机共振模型,得到
[0051]
:,
[0052]m=0,1,…,N-1;并计算:
[0053]
[0054] 其中,Xm(t)为X(t)的m阶导数,srim1是S(t)的m-1阶导数在t=0处的值,snm+i 是S(t)的m+1阶导数在t= 0处的值,得到Xi(t),X2(t),…,Xmw(t)的值;
[005引控制器对Xl(t),X2(t),…,Xmw(t)进行积分,得到X(t),并得到X(t)在一层随机 共振模型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置值、与相 对应的共振时刻ti、最优瞬时运动加速度a1,及与ti和a1所对应的噪声D1,化为D2中的 一个值;02是在[0,1]范围内W0.01周期循环步进的一个函数,D2的取值与时间相关,知 道了ti时刻,Di就确定了。
[0056] 控制器利用公式
计算双层随机共振系 统输出的信噪比SNR;其中,AU=a2/4b。
[0057] 作为优选,控制器计算并得到检测过程中signal(t)的平均幅度值SS,所述 Ai《0. 53SS,一层随机共振模型和二层随机共振模型中的10. 5SS《D21SS巧和b均 《0.87SS。
[0058] 对Ai,〇2和a和b取值范围的限定,确保一层随机共振模型和二层随机共振模型具 有良好的灵敏性,从而使输出的信噪比SNR更加准确。
[0059] 作为优选,乙酸浓度预测模型为乙酸浓度W=1. 14+0. 05XSNR。
[0060] 因此,本发明具有如下有益效果:(1)灵敏度高、稳定性好且响应时间短,对乙酸 具有较好的选择性,能够检测出浓度更低的微量乙酸气体,从而有效的保障人们身体健康; (2)操作简单、检测费用低。
【附图说明】
[0061] 图1是本发明的一种原理框图;
[0062] 图2是本发明的气室的一种结构示意图;
[0063] 图3是本发明的一种剖视图;
[0064] 图4是本发明的轨道的一种横截面结构示意图;
[0065] 图5是本发明的轨道的一种俯视图;
[0066] 图6是本发明的实施例1的一种流程图。
[0067] 图中:控制器1、存储器2、支撑平台3、气室4、竖向支撑板5、气缸6、风扇7、气体 敏感膜8、水平隔板10、托板11、检测头12、轨道13、MQ-2传感器14、MQ-135传感器15、乙 酸传感器16、第一电机17、进气管18、出气管19、电磁阀20、竖向丝杆21、第二电机22、下端 开口气室组件41、上端开口气室组件42、L形支撑杆43、第一金属网91、第二金属网92、基 板121、凹槽122、齿轮123、连接轴124、第一挡板125、第二挡板126、导向滑槽127、延伸轴 128、滚珠 129。
【具体实施方式】
[0068] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0069] 如图1、图2、图3所示的实施例是一种研究室中挥发乙酸气体检测装置,包括控制 器1,存储器2、支撑平台3,设于支撑平台上的横截面呈矩形的气室4和竖向支撑板5,设于 竖向支撑板上的气缸6 ;
[0070] 如图3所示,气室内壁顶部设有用于向下吹风的6个风扇7,气室内侧壁由上至下 依次设有气体敏感膜8,由电热丝构成的第一金属网91,气体敏感膜,由电热丝构成的第二 金属网92,位于第二金属网下部并将气室内分隔为上下两部分的水平隔板10,气室内底部 设有托板11、检测头12和沿托板上表面环形分布的轨道13 ;
[0071] 气室上设有用于插入水平隔板的开口,水平隔板外端与气缸的伸缩杆连接,检测 头下部设有用于带动检测头沿轨道运动的第一电机17,位于水平隔板上部和下部的气室上 分别设有一组进气管18和出气管19 ;进气管和出气管上均设有电磁阀20 ;开口和水平隔 板之间设有密封结构;
[0072] 气室包括上下插接的下端开口气室组件41和上端开口气室组件42,下端开口气 室组件与支撑平台固定连接,上端开口气室组件底部和支撑平台之间设有竖向丝杆21,竖 向丝杆上部与上端开口气室组件底部螺纹配合,竖向丝杆下部通过设于支撑平台上的轴承 与支撑平台连接,丝杆下端与设于上端开口气室组件内的第二电机22的转轴连接;下端开 口气室组件和上端开口气室组件连接部位设有密封结构。
[007引如图1所示,控制器分别与存储器、各个电扇、各个电磁阀、金属网、第一电机、第 二电机、MQ-2传感器、MQ-135传感器和乙酸传感器电连接。
[0074]如图4、图5所示,轨道包括基板121、设于基板上表面的两条间隔设置的凹槽122, 所述凹槽底面上设有等间隔排列的齿条;所述检测头底部设有两个与凹槽相配合的齿轮 123 ;第一电机的转轴与设于两个
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