[发明专利]一种利用阵列气体传感器监测气体种类以及浓度的方法

说明书

本发明提供了一种利用阵列气体传感器监测气体种类以及浓度的方法。该方法包括如下步骤：实时采集阵列气体传感器的电阻值，并实时计算一预设时段内多功能传感元件的电阻变化率；预判当前空气中是否存在目标气体；若预判不存在目标气体，则判断连续的多功能传感元件的m个电阻变化率中是否有m‑x个电阻变化率大于第一电阻变化率阈值θ_r1，若有，则确定当前空气中存在目标气体；提取阵列气体传感器检测到的与电阻值的相关特征，并构成特征向量；采用分类器对特征向量进行识别，从而识别出目标气体的种类；根据目标气体的种类计算对目标气体具有响应的目标单一传感元件此刻的第一响应值；根据响应值‑浓度公式以及第一响应值计算获得目标气体的浓度值。

技术领域

本发明涉及气体浓度检测技术领域，尤其涉及一种利用阵列气体传感器监测气体种类以及浓度的方法。

背景技术

气体传感器是将与气体种类及浓度有关的信息转换成电信号的变化，根据这些电信号的变化达到对待测气体在环境中的定性及定量的识别及判断，从而可以进行特定气体的实时检测、监控以及报警。

传统的阵列气体传感器对气体的定性及定量的测试，其方法是首先将每种气体构成一个模式，根据所检测到气体的特征识别出所检测样本的类别，然后将每种气体的每个浓度构成一个模式，根据所检测到气体的特征预测出所检测样本的浓度。或者是将每种气体的每个浓度构成一个模式，根据所检测到气体的特征预测出所检测到气体的类别及浓度。

然而，这种预测出气体浓度的方式需要对每种气体传感器采集不同浓度的气体构成样本的数据集，不仅增加了测试成本，而且增加了预测气体浓度的复杂度。并且，上述方法仅适合于将一个测量做完后，再返回对其进行数据的分析，预测出气体的类别及浓度，无法实时预测出气体的类别以及浓度。

并且，通常采用的气体检测技术中，大部分气体传感器对气体浓度的检测方法主要是，根据气体传感器在接触气体前后其电阻值都在特定的范围内而判断出是否有目标气体，并根据气体传感器电阻值的变化计算出气体浓度。这种检测气体浓度的方式对气体传感器的要求相对较高，需要气体传感器的基础电阻比较稳定，且该传感器在特定浓度气体的环境下响应电阻应在一定的范围内。如若气体传感器的基础电阻不在一定范围内或气体传感器在特定浓度气体的环境下或者在特定温湿度环境影响下气体传感器的响应电阻不在一定范围内，但气体传感器对特定气体的灵敏度在一定范围内，上述计算气体浓度的方法就不能适用于这一类气体传感器。因此，现有的检测技术具有一定的限制，使之不能广泛应用在各类气体传感器上。

发明内容

本发明的一个目的是解决现有技术中无法实时检测出气体种类以及浓度的技术问题。

本发明的另一个目的是要解决现有技术中的传感器基础电阻漂移等技术问题。

特别地，本发明提供了一种利用阵列气体传感器监测气体种类以及浓度的方法，所述阵列气体传感器由多个气体传感元件以阵列排布的方式组成，所述多个气体传感元件包括对多种气体均具有响应的多功能传感元件以及分别对所述多种气体具有响应的多个单一传感元件，每个所述单一传感元件在对应的气体的不同浓度值下具有不同的响应值，所述方法包括如下步骤：

实时采集所述阵列气体传感器的电阻值，并实时计算一预设时段内所述多功能传感元件的电阻变化率，获得与数据集合{ΔT₁，ΔT₂，……，ΔT_n}一一对应的数据集合{θ₁，θ₂，……，θ_n}，其中，ΔT_n为第n预设时段，θ_n为第n预设时段内对应的所述多功能传感元件的电阻变化率；

根据前一时刻空气中是否存在所述目标气体来预判当前时刻空气中是否存在所述目标气体；