一种异丙醇分子的协同检测系统及方法

本申请涉及气体检测，尤其涉及一种异丙醇分子的协同检测系统及方法。

背景技术：

1、异丙醇(ipa)是一种可燃的无色液体，具有果味和微苦的味道。它经常被用于清洁电子元件和去除集成电路芯片封装的热熔胶，且作为抗病毒洗手液的一个重要元素，大流行病一直在增加对ipa的需求。为对抗大流行病，研究了许多消除病毒的方法，如管理室内空气、增加气体通风、优化湿度水平、最大化空气过滤效率，以及广泛使用ipa。由于其广泛使用，在接触或吸入ipa分子的同时，可能会出现各种保健问题，如皮肤刺激、神经系统疾病和呼吸系统损害。尽管基于三电纳米发电机的生理学研究取得了进展，但现有的呼吸系统疾病检测不能揭示有毒气体的根本原因。因此，以快速和准确的方式检测ipa分子变得至关重要。然而，这些ipa传感器只能测量各种挥发性有机化合物(vocs)中的总气体浓度，并且表现出反应慢、选择性差和准确性不足的缺点。因此，一个能够快速反应、良好的选择性、抗干扰性和高灵敏度的传感系统对于ipa的识别非常重要。

2、离子迁移率和中红外光谱是识别气相化合物的两种著名分析技术。但是，传统的离子迁移率传感法有严格的测量环境要求的限制，而传统的中红外光谱法由于在低浓度鉴定时反应不佳而受到限制。在这一点上，这两种方法在ipa传感中都有其缺点，因此亟需一种反应快速、精确度高、抗干扰性强和灵敏度高的ipa分子检测方法。

技术实现思路

1、本申请提供了一种异丙醇分子的协同检测系统及方法，其技术目的是提高ipa分子检测的反应速度、精确度、抗干扰性和灵敏度。

2、本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种异丙醇分子的协同检测系统，包括：

4、离子迁移系统，用于获取ipa分子的离子迁移谱或对ipa分子的中红外光谱进行增强；

5、中红外光谱探测仪，用于获取ipa分子增强后的中红外光谱，得到ipa分子的增强中红外光谱；

6、预处理模块，用于分别对离子迁移谱和增强中红外光谱进行预处理；

7、分类模块，用于对预处理后的离子迁移谱进行分类，得到ipa分子的第一浓度范围；以及用于对预处理后的增强中红外光谱进行分类，得到ipa分子的第二浓度范围；

8、浓度检测模块，用于分别对第一浓度范围和第二浓度范围的浓度进行检测，得到第一ipa浓度和第二ipa浓度；

9、协同检测模块，对第一ipa浓度和第二ipa浓度进行协同处理，得到最终的ipa浓度。

10、进一步地，所述离子迁移系统包括尖端-板电极结构、高压组件和集流体；尖端-板电极结构用于为不同气体环境和离子迁移提供场所，集流体用于对离子迁移的暗电流进行收集以进行监测；高压组件用于发电以向离子迁移系统进行供电。

11、进一步地，所述高压组件为摩擦电纳米发电机，通过多开关操作形成机械振动以产生高压。

12、进一步地，当处理的数据为离子迁移谱时，所述预处理模块对数据进行归一化处理后，所述分类模块基于tsne算法和lda算法进行分类，所述浓度检测模块基于smote算法和dnn算法进行浓度回归。

13、进一步地，当处理的数据为增强中红外光谱时，所述预处理模块对数据进行标准校正后，再通过smote算法对数据进行增强，得到增强数据集，通过tsne算法对增强数据集进行分类，通过dnn算法对增强数据集进行浓度预测。

14、一种异丙醇分子的协同检测方法，该方法包括：

15、获取ipa分子的离子迁移谱或对ipa分子的中红外光谱进行增强；

16、获取ipa分子增强后的中红外光谱，得到ipa分子的增强中红外光谱；

17、分别对离子迁移谱和增强中红外光谱进行预处理；

18、对预处理后的离子迁移谱进行分类，得到ipa分子的第一浓度范围；以及对预处理后的增强中红外光谱进行分类，得到ipa分子的第二浓度范围；

19、分别对第一浓度范围和第二浓度范围的浓度进行检测，得到第一ipa浓度和第二ipa浓度；

20、对第一ipa浓度和第二ipa浓度进行协同处理，得到最终的ipa浓度。

21、本申请的有益效果在于：本申请所述的异丙醇分子的协同检测系统及方法，通过离子迁移系统的冷等离子体放电，对气体分子的红外光谱反应进行改善；预处理模块、分类模块、浓度检测模块及协同检测模块利用不同维度的传感信号的互补特征来达到异丙醇识别的卓越精度。且本申请创造了一种气体传感机制，在医疗保健方面的准确混合气体识别和浓度估测有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种异丙醇分子的协同检测系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离子迁移系统包括尖端-板电极结构、高压组件和集流体；尖端-板电极结构用于为不同气体环境和离子迁移提供场所，集流体用于对离子迁移的暗电流进行收集以进行监测；高压组件用于发电以向离子迁移系统进行供电。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高压组件为摩擦电纳米发电机，通过多开关操作形成机械振动以产生高压。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当处理的数据为离子迁移谱时，所述预处理模块对数据进行归一化处理后，所述分类模块基于tsne算法和lda算法进行分类，所述浓度检测模块基于smote算法和dnn算法进行浓度回归。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当处理的数据为增强中红外光谱时，所述预处理模块对数据进行标准校正后，再通过smote算法对数据进行增强，得到增强数据集，通过tsne算法对增强数据集进行分类，通过dnn算法对增强数据集进行浓度预测。

6.一种异丙醇分子的协同检测方法，其特征在于，该方法包括：

技术总结
本发明公开了一种异丙醇分子的协同检测系统及方法，涉及气体检测技术领域，解决了IPA分子检测的反应速度较慢且精确度不够高的技术问题，其技术方案要点是通过离子迁移系统的冷等离子体放电，对气体分子的红外光谱反应进行改善；预处理模块、分类模块、浓度检测模块及协同检测模块利用不同维度的传感信号的互补特征来达到异丙醇识别的卓越精度。且本申请创造了一种气体传感机制，在医疗保健方面的准确混合气体识别和浓度估测有较好的应用前景。

技术研发人员：朱建雄,季善玲,杨雅馨,夏志杰
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14