[发明专利]一种利用液晶传感器实现气体特异性定量检测的方法

说明书

本发明提供一种利用液晶传感器实现气体特异性定量检测的方法。所述方法为：1）选取梯度浓度的多种不同标准气体，定标由多个液晶传感器组成的传感器阵列，绘制标准曲线图；2）待测气体通过自由扩散进入液晶传感器阵列，通过偏光显微镜采集各个液晶传感器的光学图像；3）对每个光学图像进行灰度化处理，分别计算平均灰度；4）将平均灰度分别代入标准曲线，得到关于待测气体种类和浓度的唯一解。该方法可以利用深度学习训练机器进一步简化流程。机器根据输入的传感器阵列光学图像直接确定待测气体种类和浓度。本发明实现了基于液晶气体传感器的气体定量特异性检测，具有准确性高，检测方便，普适性强的优势。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种利用液晶传感器实现气体特异性定量检测的方法。

背景技术

液晶传感器的主要原理在于利用待测物分子影响液晶分子排布，进而影响液晶对入射光的双折射能力。通过检测出射光的光学图像信号，可以实现对气体的高灵敏度检测。当前主流液晶气体传感器有两个种类，其一是通过气体分子直接改变液晶相变温度，使液晶排布发生变化；其二是在液晶相中原位掺杂或共价修饰特定受体，通过受体结合气体分子影响液晶排布。

然而，现有的液晶气体传感器存在特异性不强的缺点。一方面，气体分子直接改变相变温度是一个非特异性过程；另一方面，液晶相中的受体只能识别特定官能团，无法辨别有相同官能团的不同气体。此外，液晶气体传感器无法实现气体浓度的定量检测。气体浓度和光学图像之间缺少一一对应关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用液晶传感器实现气体特异性定量检测的方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种利用液晶传感器实现气体特异性定量检测的方法，包括如下步骤：

S1、选择不同浓度梯度的m种标准气体，定标由k个液晶传感器组成的传感器阵列；以气体浓度为横坐标，以传感器图像灰度为纵坐标，针对每一个液晶传感器绘制标准曲线图C₁-C_k；具体操作如下：

S11、根据标准气体的种类进行1至m的编号，对液晶传感器进行1-k的编号；

S12、将浓度为c₁，编号为1的标准气体通过自由扩散进入编号为1的液晶传感器；通过偏光显微镜采集光学图像；

S13、对光学图像进行灰度化处理，统计平均灰度，记为H₁；

S14、对编号为1的标准气体进行梯度稀释，得到浓度为c₂-c_n的多组气体；所述n为浓度编号；

S15、将浓度为c₂-c_n的多组气体通过自由扩散进入编号为1的液晶传感器，通过偏光显微镜采集光学图像，并分别进行灰度化处理，分别统计平均灰度，记为H₂-H_n；

S16、以气体浓度为横坐标，以平均灰度为纵坐标，将（c₁，H₁）-（c_n，H_n）填入坐标图，用平滑的曲线描点绘出曲线B₁；

S17、对编号为2-m的标准气体进行S12至S16的操作，得到曲线B₂-B_m；

S18、将曲线B₁-B_m记为标准曲线图C₁；

S19、采用编号为2-k的液晶传感器重复S12至S18的操作，得到标准曲线图C₂-C_k；