[發明專利]基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法

有效

• 申請號: 201710009931.1
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106770967B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 張磊;鄧平聆;何貞葦;柳吉;段青言;王姍姍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 唐開平

本發明提供基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法，它包括以下步驟：步驟1、在已確定的目標氣體樣本X_s中找到待測樣本y的一類局部表達模型；步驟2、計算出表達系數向量α；步驟3、獲取最優誤差檢測閾值T*；步驟4、求得待測樣本y與表達值的殘差RES，如果RES≤T*，那么待測樣本y為目標氣體樣本；如果RES>T*，那么待測樣本y即為異常的干擾氣體樣本。本發明的技術效果是：減少了運算量減，并提高了氣體檢測的準確性。

技術領域

本發明屬于一種電子鼻的氣體檢測領域。

背景技術

電子鼻，即模仿生物鼻的一種人工嗅覺系統，由金屬氧化物傳感器、信號預處理系統和模式識別單元等部分組成。電子鼻目前的應用甚為廣泛，如對肉類，乳制品，茶葉，污染氣體以及疾病的檢測和診斷。由于氣味是多種成分的綜合反映，電子鼻的氣體感知部分通常由多個具有不同選擇性的金屬氧化物傳感器陣列構成，利用傳感器的交叉敏感性即可完成生物嗅覺功能的模擬實現。電子鼻存在兩大問題：一是傳感器的值隨工作時間而產生漂移；二是傳感器會受到異常氣體的干擾，例如酒精，香水，油煙等。傳感器漂移問題經過國內外學者的努力，目前已經具有了有效的解決方案，但針對異常氣體干擾問題的處理卻沒有獲得較大的進展。

電子鼻之所以存在異常干擾氣體問題，歸咎于金屬氧化物傳感器的交叉敏感性。當傳感器對所要檢測的目標氣體產生響應的時候，同時也對周圍環境隨機存在的干擾信號進行響應，并且異常干擾氣體產生的傳感器響應往往會遠高于目標氣體。在這樣的情況下，得到的傳感器響應值與期望響應值相差甚遠，導致電子鼻嗅覺系統無法正常工作。

實際環境中異常干擾氣體具備以下特點：第一，干擾氣體隨時都可能出現，電子鼻無法預知何時何種干擾氣體會產生，因此具有極大的隨機不確定性；第二，在現實生活中，干擾氣體樣本種類甚多，我們無法獲得潛在的所有干擾氣體樣本，如果使用傳統的模式識別方法，例如SVM，BP神經網絡以及樸素貝葉斯等分類方法，則需要已知每種干擾氣體的模式。而實際應用中，干擾氣體的種類可能有數千乃至上萬種，要獲得所有干擾氣體的模式信息是不切實際的。因此，將傳統的模式識別方法運用在電子鼻干擾氣體檢測上變得不合實際。

中國專利文獻CN106124700A于2016年11月16日公開了一種帶自表達的電子鼻非目標干擾氣體識別方法，它包括步驟1、取電子鼻檢測的多類目標氣體數據和少量非目標干擾氣體數據；步驟2、根據目標氣體訓練集，求解表達系數矩陣α＝[α₁,α₂,…,α_N]；步驟3、使用目標氣體訓練集和干擾氣體誤差閾值訓練集，計算出兩個訓練集即和的平均誤差集e1和e2；步驟4、根據E＝[e1,e2]確定區分目標氣體與非目標干擾氣體閾值T的搜索范圍[E_min,E_max]，針對每個T值得到目標氣體訓練集的準確度P1和非目標干擾氣體訓練集的檢測準確度P2；步驟5、P＝P1+P2，P值最大對應的T值為選定的理想閾值。