[发明专利]一种新型传感器阵列板及其混合气体分析方法

说明书

本发明提供的一种新型传感器阵列板及其混合气体分析方法，涉及气体环境监测技术领域，包括主板、主处理器和至少两种气体传感器探头组件；气体传感器探头组件通过组件接插头与母座连接；主板包括多通道数据切换开关；主处理器内设置有用于对气体进行定性识别和定量分析的定性定量分析模块；气体传感器探头组件通过多通道数据切换开关连接定性定量分析模块。本发明中新型传感器阵列板通过即插即用、标准化数字接口的设计，使产品的可扩展性增强、调试与维护更便捷；此外，混合气体分析方法通过LDA结合M‑RVM和MVRVM算法实现对混合气体定性识别和定量分析。

技术领域

本发明涉及气体环境监测技术领域，尤其涉及一种新型传感器阵列板及其混合气体分析方法。

背景技术

随着国家对环境治理的要求越来越高，气体环境监测领域近年来也迎来了快速发展期；越来越多的环境在线监测设备取代了传统的现场采样、实验室检测的方式。在线监测设备对污染源排放企业或重点区域的环境参数进行实时采样及数据分析，通过专业的数据采集仪将现场监测数上传到污染源监测平台，方便相关管理人员对重点区域的环境数据实时监管，更为及时发现突发性气体泄露等环境污染事件提供了技术支持。

虽然环境在线监测设备具有方便、快捷、成本低于实验室设备等诸多优点，但环境在线监测设备的测量精度、适用范围很难与实验室设备相媲美，由于设备安装在环保现场，需要面对的各种各样的复杂环境，当前，很多大厂的环境在线监测设备均建设环境分析小屋，通过采样泵将样气采样到仪器中进行分析，但专业的分析小屋工程造价高，增加了企业的负担；对于大多数中小企业以及中小型设备来说，如何在复杂环境中得到相对准确的测量结果，一直是在线监测设备努力发展的方向。

中小型气体在线监测设备因其成本低、应用方便，设备维护方便，适用范围广，近年来市场占有率逐年增高，但此类设备的应用仍存在一些问题难以解决：工业现场气体成分复杂，普通传感器对不同气体均有交叉响应问题，对气体浓度的检测结果造成干扰；针对某些类型气体，只能通过实验室设备或大型设备进行采样监测，当前没有专门对应的传感器对其进行定量测量，如苯系物、醇类化合物等；大部分设备只能针对特定的气体进行定量测量，无法对混合气体进行定性分析。

此外，传统的传感器阵列板大都采用多个MOS型传感器采集物理信号，且采用模拟量信号直读的方式进行设计，当某个传感器出现信号故障时，只能更换整个阵列板；同时，由于MOS型信号的读取方式相同，在设计阶段，如果需采用不同信号类型如光电离子、电化学、催化燃烧等传感器进行信号采集及模式训练，则需重新设计阵列板，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的技术问题是提供一种新型传感器阵列板及其混合气体分析方法，能够实现传感器的即插即用，按需配置，且能综合实现对气体的定性分析和定量分析。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种新型传感器阵列板，包括主板、主处理器和至少两种气体传感器探头组件；气体传感器探头组件通过组件接插头与母座连接；主板包括多通道数据切换开关；主处理器内设置有用于对气体进行定性识别和定量分析的定性定量分析模块；气体传感器探头组件通过多通道数据切换开关连接定性定量分析模块。

进一步地，定性定量分析模块通过LDA结合M-RVM方法和MVRVM方法对气体进行定性识别和定量分析。

一种新型传感器阵列板的混合气体分析方法，包括以下步骤：S1进行数据采集与预处理，形成待测训练样本矩阵；S2进行M-RVM分类模型训练；S3进行MVRVM回归模型训练。S4对待测样本进行分析。

进一步地，S1包括：S11气体通过动态稀释仪产生多组不同浓度的标气，每组浓度重复采样同等次数，主处理器采集不同通道的各气体传感器探头组件的响应数据；S12对采集到的相应数据进行归一化处理，形成待测训练样本矩阵。