气体传感器(Gas sensor)灵敏度特性:多气体检测时单组分浓度测算问题
多气体共存场景下单组分气体浓度测算方法
- 采用传感器阵列(电子鼻)方案:挑选对不同目标气体灵敏度差异显著的多只气体传感器组成检测阵列,提前在实验室环境下标定不同浓度、不同组分混合气体下的各传感器响应数据,形成校准数据集后用偏最小二乘回归、支持向量机、随机森林等算法训练气体解混模型,实际检测时输入阵列的多组响应值即可直接输出各单种气体的浓度值。
- 采用时序脉冲加热解混方案:针对金属氧化物类气体传感器,其响应灵敏度会随工作温度发生明显变化,可通过程序控制传感器的加热电压,使其在多个预设温度下时序切换工作,采集同一传感器在不同温度下的多组响应值,等效实现多传感器阵列的检测效果,再结合预训练的解混算法即可拆分得到单组分浓度,该方案无需新增传感器硬件,成本更低。
- 若提前确认待检测的混合气体仅包含固定2~3种已知组分,可采用联立方程求解方案:提前在实验室标定每种单一气体不同浓度下的传感器响应系数,假设多气体共存时传感器总响应满足线性叠加规则,通过多组约束条件(比如不同工作温度下的响应值、经过不同特性滤膜过滤后的响应值等)建立多元一次方程组,求解即可得到各单组分的浓度。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者vedika aggarwal
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