[发明专利]一种针对电阻型电化学传感器最佳工作电压选取方法

说明书

本发明实施例公开了一种针对电阻型电化学传感器最佳工作电压的选取方法。该方法采用最小二乘法进行拟合得到传感器不同工作电压下的参数矩阵，分析相关系数和曲线斜率两个参数变化对拟合结果的影响，根据算法模型进行筛选与判断，从而对该类传感器的最佳工作电压参数进行标定，通过对比提高了传感器的测量精度，提高了检测限。

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，一种针对电阻型传感器的最佳工作电压的选取方法。该方法具有速度快，参数设定简单，具有通用性等特点。

背景技术

早在上世纪年代，用于氧气监测的电化学传感器就已经诞生，在生产实践中发挥了重要作用。到了上世纪后期，出于安全的需要，用于不同有毒气体监测的电化学传感器：比如NO传感器、CO传感器、沙林传感器等先后被研究应用，显示出良好的选择性和敏感性。电化学传感器的研究也从气体传感器研究到液体传感器、生物传感器等全方位展开。由于电化学传感器具有选择性好、灵敏度高、携带方便、易微型化和自动化，非常适合用于易燃、易爆、有毒、有害物质的现场分析和实时监控，因此在环境监测、生命科学、生化袭预警、矿山幵发等领域得到广泛的应用。这些社会生活各领域对电化学传感器的广泛需求，使得电化学传感器的研究和开发在科学研究中一直表现非常活跃。随着新材料的研究取得突破以及化学修饰电极制备技术取得长足发展，有力地促进了如利用碳纳米材料、柔性材料修饰电极所制备的新型电化学传感器的研究进程。

近年来，研究制备一种电化学性能良好、选择限更低、有望取代目前用于量产制备电化学传感器材料的新材料的研究课题成为热点。其中，对新材料性能指标的数据分析显得尤为重要。据了解，在新材料性能检测验证过程中，数据选取多基于人工经验选取。这就造成了很大的误差。由此产生的科研损失是人们不想看到的。因此，如何利用人工智能的概念，编写一种有针对性MATLAB算法来筛选、计算、处理电化学传感器输出的数据变得很有必要。

发明内容

本发明的目的是针对目前在电化学传感器研究领域对电阻型电化学传感器进行测试或者选取工作电压时，人为造成误差较大，导致传感器电压选取不准，从而导致测量数据发生偏差，影响对传感器性能分析判断的这一问题，提供的一种速度快，参数设定简单，具有通用性特点的选择传感器最佳工作电压的方法。

本发明的技术方案：

一种针对电阻型电化学传感器最佳工作电压选取的方法，具体方法是：

将制备的传感器在电化学工作站采用循环伏安法下进行测试，得到不同浓度待检物的输入输出响应曲线(CV曲线)；将得到的CV曲线数据导入Matlab软件中得到浓度、电压、电流一一对应的采样数据矩阵；对该数据矩阵采用最小二乘法进行处理得到不同电压下的工作参数矩阵；对参数矩阵中的曲线拟合度和曲线斜率两个参数进行分析；采用阈值法对曲线拟合度和曲线斜率进行标定，剔除不符合要求的数据；对剩余的数据进行筛选，采用排序法筛选出斜率最大的点并进行标定；从而得到该类传感器的标定最佳工作电压点。

通过与人工选取电压数据的对比验证可以得出：依据算法筛选的点位比人工选取的点位更具有科学性和准确性。

一种针对电阻型电化学传感器最佳工作电压选取的方法，该方法的具体操作步骤包括：

选取任意的电阻型电化学传感器电极，这里选用以CuO为材料制备的电化学传感器电极作为实验对象。

第1、将制备的传感器在电化学工作站采用循环伏安法下进行测试，得到不同浓度待检物的输入输出响应曲线(CV曲线)；

第2、将得到的CV曲线数据导入Matlab软件中得到浓度、电压、电流一一对应的采样数据矩阵；对该数据矩阵中的每行数据采用最小二乘法进行拟合，得到不同电压下的工作参数矩阵，所述工作参数矩阵中应当具备曲线拟合度和曲线斜率两个参数变量；

第3、对曲线拟合度参数进行分析，按照设定的阈值进行标定，并在工作参数矩阵中进行标记并剔除掉不符合要求的数据；