基于催化传感器可燃混合气体智能分析系统

ByGrith4

摘要:可燃性气体分析对于工矿安全的监测具有重要的意义。文中介绍了一种基于催化传感器和人工神经网络分析的、以
Atmege8单片机为核心的混合可燃性气体智能分析系统。它根据催化传感器在不同温度对不同气体具有不同灵敏度的特点，
( y2 S5 k+ ]5 y/ o2 h# K( ~通过自动调整传感器的工作温度,输出不同的信号,再通过神经网络的训练和信号处理,对多种可燃气体进行分析。实验表
+ ?* n$ v) o* Z8 ^& O6 M明，该系统能够较准确地实现多种混合可燃气体的检测。

关键词：可燃性气体 催化传感器RBF 神经网络单片机
% K- y' ?  C* c, I* i5 t
5 z5 `! Z8 V  i/ W( L+ w1引言
催化传感器是目前监测工矿环境中可燃易爆.
* V  E4 k8 s6 E) g; u气体最常用的传感器,如果测量环境中存在多种可
1 C- L- f" s2 \) ?1 l; Z  R燃气体(如煤矿矿井环境),该传感器的输出信号只
能反映所有可燃气体燃烧热总和的信号。但是
8 E5 T" E' U. R" [! F/ b# _4 @$ z5 U作者在实验中发现催化传感器对各种不同可燃气
0 `/ f& w- Y0 M0 a8 D7 v( p体有不同的输出灵敏度,而且对同一可燃气体,其
输出灵敏度也会因传感器初始温度点的改变而变
化。这种现象为分析可燃气体提供了有利的条件。
$ m$ S9 f, ]/ w6 j. l3 C2催化传 感器多点恒温检测混合气体原理
在恒温检测工作方式下[2,传感器的工作温度
9 T0 o& ^' T+ j$ A是由静态工作电流1。确定的，只要改变工作电流就
+ m7 J. R0 W! }  K- @( b, W可以改变传感器的工作温度。检测电路如图1
所示。
恒温检测工作原理:首先调整桥臂电阻,使流
+ X: k( y( d' d" V, k1 r( {+ P经催化传感元件r.上的电流I等于其额定工作电流
Io,此时电桥处于平衡状态,输出信号U=Ior。在检
测可燃气体时,被测气体在催化传感元件表面发生
/ H/ q/ P5 }; R* I8 K催化氧化反应，产生大量的热量,使催化传感元件
3 \$ T5 E, J5 W: {9 O的温度升高，阻值增大。通过调节器A的控制，自
. E, w* j5 s& _, ?5 A4 K1 m动减小电流I,使催化传感元件r的温度下降,阻值.
恢复至初始值,电桥重新恢复平衡。此时,输出电
压U。=Ir。会降低,从而反映出被测气体的浓度。所
以，在恒温检测中,催化传感元件的温度始终保持
7 V. M  F: d& S* w3 L/ @不变。图1中B是一个程控电位器,通过电位器的
调整,可调节传感器的工作电流，使催化传感器工
7 S! T' D7 f: `4 s, S. M作在不同的温度下，构成多点恒温检测电路。

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以Atmege8单片机为核心的混合可燃性气体智能分析系统