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基于金属氧化物气体传感器的车内有害气体检测研究

基于金属氧化物气体传感器的车内有害气体检测研究

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作者：徐定钧中国科学技术大学

学位级别：硕士

以矿石石油燃料为动力的车辆所排出的尾气中含有大量有毒有害气体成分,它们可通过多种途径进入相对封闭的车内,对驾乘人员造成伤害,因此,车内空气质量的检测与控制关系到司乘人员的身心健康。半导体氧化物气体传感器具有灵敏度高、价格... 详细信息

以矿石石油燃料为动力的车辆所排出的尾气中含有大量有毒有害气体成分,它们可通过多种途径进入相对封闭的车内,对驾乘人员造成伤害,因此,车内空气质量的检测与控制关系到司乘人员的身心健康。半导体氧化物气体传感器具有灵敏度高、价格低廉和使用方便等优点,适合于对车辆有害气体的检测与控制。但是,它也有稳定性不高、选择性不好和易受环境影响等不足。本文在对半导体氧化物气体传感器敏感特性分析的基础上,并对传感器的交叉敏感特性进行分析,得出了采用传感器阵列检测多气体组分的分析模型,实现了应用半导体氧化物气体传感器检测汽车尾气和酒精的目标。设计的系统具有同时对多路传感器输入信号进行采集控制,并输出多路控制与报警信号的能力。本论文还分析了此类传感器的漂移补偿特性,并融合到系统处理过程实现了系统自校正能力。以CO气体作为汽车尾气中有毒有害气体的代表,采用一个对CO敏感的气体传感器对其进行检测;再以车内总的尾气量为参考,并采用一个广谱型气体传感器对其进行检测;同时,采用酒精传感器监测驾驶员是否饮酒。以此为基础,构筑了一个车内有毒有害气体的检测控制系统。该系统采用模块化设计,具有高度的智能化,可实现自校正和网络化功能,具有标准接口、可互换、可通用于不同的汽车系统中。在当某种有害气体达到一定临界浓度触发系统的显示报警功能报警并将显示检测结果。实验结果表明,采用提出的多气体检测传感器组的分析模型,实现智能汽车检测系统的设计开发,取得了良好实验的采集分析效果,同时基于多传感器的阵列模型较之其他同类模型更加有效准确率更高,实验取得了良好的效果,并且可以根据实际应用环境对系统进行进一步优化使其能顺利应用到实际车载检测系统当中。

关键词：车内有害气体检测传感器阵列模型数据采集 FPGA 自校正

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