[发明专利]一种多种混合气体浓度的检测方法及装置

说明书

本发明属于气体浓度检测技术领域，公开了一种多种混合气体浓度的检测方法及装置，所述方法包括：获取半导体氧化物气体传感器的信号容量通道，根据信号容量通道得到传感器的噪声强度关系式；根据噪声强度关系式获取传感器的噪声谱信号，根据噪声谱信号得到多个不同气体的浓度与波动谱依赖性相关函数；对相关函数进行子带划分，得到各不同波动谱频率子带内不同气体的响应强度与波动平均值的比值，并根据比值生成不同气体的二进制识别序列；根据二进制识别序列得到混合气体中各气体的浓度值。有益效果：通过对传感器噪声谱信号的分解和重构，构建出不同的气体的在其相应频率范围内的特征噪声谱，结合智能识别算法，实现不同气体浓度的实时快速检测。

技术领域

本发明涉及气体浓度检测技术领域，特别是涉及一种多种混合气体浓度的检测方法及装置。

背景技术

在涉及有危险化学品生产加工、储存和运输的工作场景下，对空气中所混合的危险气体浓度的实时快速检测是有极大的必要性。如果可以实时对高危环境进行气体浓度的实时快速监测，就可以有效地防止泄漏事故的发生及其所可能造成的人身伤害事故。因此，对于混合气体浓度的实时检测对于气体泄漏事故的防范和后期的救援工作都具有十分重大的现实意义。

早期的混合气体浓度的检测主要依据技术人员针对每一种不同待测气体使用相应的检测仪器来分别实现对不同气体的浓度检测，此种检测方法虽然原理简单、操作容易，但是此方法检测时有多少种待测气体就需要使用多少种不同类型的传感器，存在着检测成本高、效率低的问题。

近年来，随着电子鼻技术的发展，利用新型半导体及微机械加工工艺将多种不同原理的传感器集成到同一个芯片中，以实现同时检测多种目标气体的电子鼻检测方法成为趋势，此种检测方法虽然克服了传统方法中要使用大量探测仪器和成本较高的缺陷，但依然存在电子鼻的造价昂贵、维护难度较大的问题。

因此本发明提出了一种新的利用单一传感器同时检测多种混合气体浓度的方法及装置，解决了检测方法或者装置必须依赖多种传感器的问题。

发明内容

本发明的目的是：提出了一种新的利用单一传感器同时检测多种混合气体浓度的方法及装置，使检测方法或者装置只需要一种传感器即可对多种混合气体中不同气体的浓度进行检测，降低检测方法或装置的成本和维护难度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多种混合气体浓度的检测方法，包括：

在混合气体的密封环境中获取半导体氧化物气体传感器的信号容量通道，并根据信号容量通道得到半导体氧化物传感器的噪声强度关系式。

根据噪声强度关系式获取半导体氧化物传感器的噪声谱信号，并根据噪声谱信号得到多个不同气体的浓度与波动谱依赖性相关函数。

对多个不同气体的浓度与波动谱依赖性相关函数进行自带划分，得到各不同波动谱频率子带内不同气体的响应强度与波动平均值的比值，并根据比值生成不同气体的二进制识别序列。

根据二进制识别序列得到混合气体中各气体的浓度值。

进一步的，所述在混合气体的密封环境中获取半导体氧化物气体传感器的信号容量通道，并根据信号容量通道得到半导体氧化物传感器的噪声强度关系，具体为：

根据第一公式获取信号容量通道，所述第一公式具体为：

其中，是测量时间窗，R和是被测气体和参考气体中的电阻响应，V是传感器膜的体积，As为传感器膜的表面积，d是传感器膜的厚度,A为电导噪声谱的1/f噪声强度,C为信号容量通道的上限；

将第一公式进行计算和转化后得到半导体氧化物气体传感器的噪声强度关系式：

其中，Su（f）为洛伦兹谱，f为频率；U为电压。