專利名稱：一種交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體傳感器，特別是一種交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)礦井下采用的甲烷(CH4)傳感器都采用催化燃燒式氣體傳感器元件，而一氧化碳(CO)傳感器大都采用電化學(xué)氣體傳感器元件?，F(xiàn)有氣體傳感器的固有弱點(diǎn)有(1)設(shè)計(jì)的機(jī)理決定了其壽命短，存儲(chǔ)不便；(2)一種傳感器只能檢測一種氣體，且價(jià)格昂貴；(3)交叉敏感現(xiàn)象嚴(yán)重，容易被環(huán)境污染，嚴(yán)重限制了其使用場合。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要解決現(xiàn)有氣體傳感器使用時(shí)交叉敏感現(xiàn)象嚴(yán)重的技術(shù)問題，提供一種氣體傳感器，該傳感器不僅能同時(shí)測量兩種氣體，而且還能抑制環(huán)境量帶來的交叉敏感，提高主測量的測量精度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于該氣體傳感器經(jīng)放大器連接到信號處理器的AD端，該信號處理器能進(jìn)行支持向量機(jī)(Support Vector Machine，簡稱SVM)運(yùn)算，它包括信號處理芯片、溫度傳感器，存儲(chǔ)器、時(shí)鐘。
該半導(dǎo)體氣體傳感器采用TGS2611。
該信號處理器主要采用ST-2003F。
該系統(tǒng)設(shè)置輔助傳感器，該輔助傳感器經(jīng)放大器連接到信號處理器的AD端。
本發(fā)明的原理是在對傳感器的加熱端使用溫度調(diào)制，在不同的溫度調(diào)制下，傳感器分別對應(yīng)敏感不同的兩種氣體A和B。同時(shí)專用集成處理芯片ST-2003F內(nèi)部帶有溫度傳感器可實(shí)時(shí)輸出環(huán)境溫度T，在測出A、B、T分別具備幾組的情況下，采用小樣本的支持向量機(jī)(Support Vector Machine，簡稱SVM)技術(shù)，提取傳感器在不同的環(huán)境溫度下對A、B混存情況下的各自的靈敏度矩陣，從而提高傳感器對主測量的選擇性，而衰減對環(huán)境量的敏感度。
本系統(tǒng)的有益效果是能實(shí)現(xiàn)一種交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器，解決了只能采用原來高成本，低效果的傳統(tǒng)氣體傳感器交叉敏感嚴(yán)重、使用模式單一的情況；而且，為其它領(lǐng)域的傳感器應(yīng)用提供了一種通用的模式，反饋單元必要時(shí)用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的SVM信號處理圖。
圖3是信號處理軟件流程圖。
圖4是本發(fā)明中信號處理器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式請參閱圖1，本系統(tǒng)的傳感器1經(jīng)放大器2分別連接到信號處理器3的AD端，經(jīng)圖2所示的流程處理后，經(jīng)后向接口送出。該信號處理器3包括信號處理芯片31、溫度傳感器34，存儲(chǔ)器32、時(shí)鐘33。標(biāo)定數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器32中，時(shí)鐘33為在溫度調(diào)制下采集傳感器1的輸出提供定時(shí)。信號處理芯片采用ST-2003F。
系統(tǒng)也可以設(shè)置輔助傳感器可根據(jù)需要配選，該輔助傳感器并非是必須的，它只是為系統(tǒng)將來的功能擴(kuò)展留下的接口。輔助傳感器也是經(jīng)放大器2分別連接到信號處理器3的AD端?？蛇x的輔助傳感器有濕度傳感器(如Honeywell HIH3600系列等)、溫度傳感器(如Honeywell NTC173-175系列等)、JWSM-3AT電流輸出防爆溫濕度變送器、JWSD-2**模擬輸出型溫濕度變送器、JWSB-1B/2B頻率輸出溫濕度變送器。
該系統(tǒng)可以適用于所有半導(dǎo)體氣體傳感器和所有具有交叉敏感性能的氣體傳感器，如TGS2611等半導(dǎo)體氣體傳感器。該信號處理芯片也可以是TMS320C32或MC68HC05SR3。
圖2描述了SVM的抑制交叉敏感的原理。對環(huán)境量的抑制和提高對主測量的選擇性，其途徑就是要獲得傳感器對多環(huán)境量共存時(shí)對不同量靈敏度特征矩陣，特征矩陣使得傳感器對環(huán)境量的靈敏度各自獨(dú)立，互不影響。在圖2中，Xi＝{Ai，Bi，Ti}是傳感器處在的一種由溫度T、氣體A及氣體B環(huán)境中，對應(yīng)的輸出為Yi={yAi,yBi,yTi};]]>通過K函數(shù)比較標(biāo)定樣本<x′，x′>得到傳感器的對三種環(huán)境量的靈敏度特征矩陣Q。K函數(shù)為K(x,y)=e-||x-y||2,]]>x，y為標(biāo)定的樣本即有Y＝QX在圖4中，ST-2003F產(chǎn)生溫度調(diào)制信號輸出到傳感器的引腳2，傳感器3腳串連精密電阻R8后到電源VA，傳感器內(nèi)電阻和R8的分量引至到ST-2003F的第7腳。A部分為ST-2003F的復(fù)位電路，B部分為ST-2003F的起振電路，C部分為ST-2003F的JDEC接口電路；D部分為ST-2003F的AD、DA外部參考電源電路；E部分為后向接口電路；F部分為電源指示電路。
權(quán)利要求
1.一種交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于該氣體傳感器經(jīng)放大器連接到信號處理器的AD端，該信號處理器能進(jìn)行支持向量機(jī)(Support Vector Machine，簡稱SVM)運(yùn)算，它包括信號處理芯片、溫度傳感器，存儲(chǔ)器、時(shí)鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)，其特征在于該半導(dǎo)體氣體傳感器采用TGS 2611。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)，其特征在于該信號處理器主要采用ST-2003F。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)置輔助傳感器，該輔助傳感器經(jīng)放大器連接到信號處理器的AD端。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體傳感器，特別是一種交叉敏感自抑制的一器二元半導(dǎo)體氣體傳感器系統(tǒng)。它包括半導(dǎo)體氣體傳感器，該氣體傳感器經(jīng)放大器連接到信號處理器的AD端，該信號處理器能進(jìn)行支持向量機(jī)(Support Vector Machine，簡稱SVM)運(yùn)算，它包括信號處理芯片、溫度傳感器，存儲(chǔ)器、時(shí)鐘。主要解決現(xiàn)有氣體傳感器使用時(shí)交叉敏感現(xiàn)象嚴(yán)重的技術(shù)問題，提供一種氣體傳感器，該傳感器不僅能同時(shí)測量兩種氣體，而且還能抑制環(huán)境量帶來的交叉敏感，提高主測量的測量精度。
文檔編號G01N27/407GK1580754SQ20041001707
公開日2005年2月16日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者林繼鵬, 劉西釘 申請人:上海晟泰信息系統(tǒng)科技有限公司