[发明专利]电子鼻系统中基于凸集投影的浓度检测精度校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子鼻气体检测技术领域，具体涉及一种电子鼻系统中基于凸集投影的浓度检测精度校正方法。

背景技术

在电子鼻系统常见的气敏传感器类型中，金属氧化物半导体型传感器由于灵敏度较高、响应速度快、成本低廉以及电路简单等优点，应用相当广泛和普遍。然而，漂移问题则是金属氧化物半导体型传感器使用过程中不可忽视且难以避免的问题。根据传感器漂移所表现出来的特征，漂移可被分为两类，即短期漂移和长期漂移。其中，短期漂移指的是传感器响应信号随温湿度、气压等环境因素的变化而发生波动。这种波动的变化周期较短，一般表现在几个小时到几天内，因而称为短期漂移。长期漂移则是指传感器响应模式在较长使用时间范围内产生的一种缓慢的波动和变化。具体而言，是指传感器阵列的响应图谱相对同一分析对象随时间所产生的变化。目前已经有大量针对传感器漂移问题的研究。

基于金属氧化物半导体传感器阵列的电子鼻技术，在实际的推广应用中因传感器阵列个体间的差异问题较严重，从而阻碍了技术成果的转化，也是便携式电子鼻大批量生产与开发中的一个极待解决的瓶颈问题。传感器阵列信号差异问题是由传感器的离散性造成的，比如，当两个完全相同的传感器被置于相同的环境时，其输出响应却不同，从而会导致相同的电 子鼻系统却有着差别很大的预测结果。因此，关于传感器阵列信号偏差校正方面的研究也显得极为重要。

在基于金属氧化物半导体传感器阵列的电子鼻进行实际的浓度测量中，传感器自身的漂移问题和传感器阵列个体间的差异问题也是影响电子鼻对气体浓度检测精度的关键性因素。而通过研究信号处理算法，对传感器漂移带来的影响进行补偿或者抑制，对传感器个体间的信号差异进行校正也是目前提升电子鼻对气体浓度检测精度的主要方法。

发明内容

本申请所提出的是一种提升电子鼻系统中气体浓度检测精度的方法。主要通过解决基于金属氧化物半导体传感器阵列的电子鼻实际应用中存在的传感器漂移问题和传感器阵列个体间的差异问题来提升电子鼻对所测气体浓度的检测精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种电子鼻系统中基于凸集投影的浓度检测精度校正方法，其关键在于包括以下步骤：

S1：将服务器与多个电子鼻终端构成电子鼻系统，并在电子鼻终端的传感器阵列中设置一个标准气体传感器，则每个电子鼻终端获取的传感器信号包括一路标准气体传感器信号、一路温度信号、一路湿度信号以及n路待校正的气体传感器信号，且该电子鼻终端将上述各种信号传送至所述服务器中；

S2：在所述服务器中设置气体类别判定网络以及不同气体的气体浓度检测网络，并按照预范围和间隔设定不同的温湿度组合点(T,H)的n维校正 系数向量A_TH；

S3：设置校正系数向量A_TH初始值为通过标准气体依次遍历不同的温湿度组合点(T,H)进行训练，设标准气体传感器所检测出的浓度为D，待校正的气体传感器信号通过校正系数向量A_TH校正后由标准气体浓度检测网络检测所得的浓度为Z，则根据Z与D之间的误差利用凸集投影方法改变校正系数向量A_TH,直至校正系数向量A_TH变化量为0；

S4：直接利用多路待校正的气体传感器信号进行气体浓度测试，通过气体类别判定网络检测气体类别，并以当前实测温湿度点最近的温湿度组合点(T,H)的校正系数向量A_TH来调整各个待校正气体传感器的响应信号，通过相应气体类别的气体浓度检测网络检测该气体浓度；

步骤S3中所述的凸集投影方法具体如下：

S31：按照计算相对误差绝对值δ；

S32：按照改变校正系数向量A_TH，其中δ₀为预设阈值，i＝1～n，ω_i,j表示标准气体浓度检测网络输入层中第i路待校正的气体传感器信号与隐含层中第j个隐含层节点之间的权值，m表示隐含层的节点数，ω_max表示ω_i,i＝1～n之间的最大值。