研究室中挥发乙醚气体检测装置和方法_3

文档序号:9430742阅读:来源:国知局
齿轮之间的连接轴124相连接。
[007引如图5所示,检测头上设有MQ-2传感器14、MQ-135传感器15和乙酸传感器16 ; 气体敏感膜上设有12个通孔;基板上设有第一挡板125,与第一挡板相对的第二挡板126 ; 第一挡板、第二挡板上设有对应的导向滑槽127 ;齿轮的连接轴两端设有用于插入第一挡 板、第二挡板的导向滑槽的延伸轴128 ;检测头下表面设有与第一挡板、第二挡板上表面滚 动接触的滚珠129。
[0076] 如图1所示,下端开口气室组件外周面通过4个L形支撑杆43与支撑平台固定连 接。气体敏感膜内设有间隔分布的空腔,空腔内设有伸出气体敏感膜上下表面之外的碳纳 米管。
[0077] 如图6所示,一种研究室中挥发乙酸气体检测装置的控制方法,包括如下步骤: [007引步骤100,传感器清洗
[0079] 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15分钟,清洗完毕后,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;
[0080] 步骤200,气体敏感膜吸附气体
[0081] 控制器控制气室上部的进气管和出气管上的电磁阀打开,通过进气管向气室内循 环充入待检测的实验室气体,气体敏感膜吸附气体,15分钟后控制器控制气室上部的进气 管和出气管上的电磁阀关闭;
[0082] 步骤300,抽开水平隔板
[0083] 控制器控制气缸的伸缩杆带动水平隔板向气室外水平移动,使水平隔板内端移至 与开口相接触位置时,控制器控制气缸停止工作;
[0084] 步骤400,加热气体敏感膜,并将气体敏感膜释放的气体吹向气室下部
[0085] 控制器控制第一金属网、第二金属网通电,同时控制各个电扇工作,气体敏感膜吸 附的气体进入气室下部,15分钟后,控制器控制第一金属网、第二金属网断电,各个电扇停 止工作;
[0086] 步骤500,闭合水平隔板
[0087] 控制器控制气缸的伸缩杆带动水平隔板向气室内水平移动,使水平隔板外端移至 与开口相接触位置相接触时,控制器控制气缸停止工作;
[0088] 步骤600,各个传感器检测气体信号并得到传感器融合信号
[0089] 控制器通过第一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 信号S2(t),MQ-135传感器的检测信号S3(t);控制器利用公式signal (t)=Sl2(t)+(S1(t) -S2 (t))2+ (SI (t) -S3 (t))2计算传感器融合信号signal (t);
[0090] 步骤700,计算并得到检测的实验室气体的乙酸浓度
[0091] 存储器中预先存储有随机共振模型和乙酸浓度预测模型,将signal(t)输入随机 共振模型中,控制器计算随机共振模型共振时的输出信噪比SNR,
[009引将SNR输入乙酸浓度预测模型W= 1. 14+0. 05XSNR中,得到被检测的实验室气体 的乙酸浓度。
[0093] 乙酸浓度预测模型是利用步骤100至700检测各种已知浓度分别为W1,W2,…, W100的乙酸气体,得到与每种乙酸浓度相对应的输出信噪比SNR1,SNR2,…,SNR100;利用 点(W1,SNR1),(W2,SN哟,…,(W100,SNR100)在直角坐标系中做点,得到各个点的拟合曲 线的公式,对拟合曲线的公式进行变换,得到本发明的乙酸浓度预测模型。
[0094] 所述输出信噪比SNR的计算过程包括如下步骤:
[009引将si即al(t)输入一层随机共振模型
[0096]
中;
[0097] 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,〇2为外噪声强度,N(t)为内秉噪声,4sin(2;z;//-f則为 周期性正弦信号,Al是信号幅度,f是信号频率,帮为相位;a,b为设定的常数;设 5(0 二 4sin口巧.乃 + (,〇) + ."公化-// (,') + 'V(〇 ;
[009引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《21SS巧和b均《0. 87SS。
[0099] 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:
[0100]
[0101]设定噪声强度 〇2= 0,sin(2?r./''+如二i,si即al(t) = 0,N(t) = 0 ;计算得到Al的 临界值为
[010引将Al的临界值代入一层随机共振模型中,并设定Xe(t) = 0,sne= 0,用四阶现格 库塔算法求解一层随机共振模型,得到
[0103]
,'
[0104]m=0,1,…,N-1;并计算:
[0105]
[010引其中,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,srim+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;
[0107]控制器对Xl(t),X2(t),…,Xmu(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Xi值、与Xi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;
[0108] 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。
[0109] 实施例2
[0110] 实施例2包括实施例1中的所有结构和步骤部分,实施例2用下述步骤替换实施 例1中的步骤100 :
[0111] 步骤110,传感器清洗
[0112] 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15分钟;;
[0113] 步骤120,传感器校正
[0114] 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;
[0115] 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);
[011引步骤130,控制器选取Sl(t)的n个等间隔分布的抽样值S1LS12,...,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;
[0117] 利用公式
[011引山2= (Sli-巧2+(s2i-S)2+(S3i-巧2,i= ,n,计算差值距离山2;
[0119] 利用下述公式

分别计算矩阵A,B,C和D;存储器中设有最小阔值e;
[0120] 步骤140,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200;否则,转入步骤110。
[0121] 应理解,本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在 阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可W对本发明作各种改动或修改,运些等 价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种研究室中挥发乙醚气体检测装置,其特征是,包括控制器(I),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); 所述气室内壁顶部设有用于向下吹风的若干个风扇(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
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