本发明专利技术涉及MOS气体传感器阵列技术领域，为了解决使MOS气体传感器阵列信号在同一尺度范围内变化，同时消除干扰因素的影响的问题，本发明专利技术提供一种MOS气体传感器阵列信号的预处理方法，包括：驱使目标气体进入气室内，替换气室内的空气，且在驱使目标气体进入气室内的过程中，根据预设采集频率获取MOS气体传感器输出的第一电信号；对第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号；对第二电信号进行尺度变换处理，获得第三电信号。本发明专利技术的滤波处理能够消除电信号中的异常波动，从而提高MOS气体传感器获取电信号的稳定性。尺度变换处理能够使信号在同一尺度范围内变化，同时消除干扰因素的影响，从而有效提高信号的一致性和稳定性。从而有效提高信号的一致性和稳定性。从而有效提高信号的一致性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
MOS气体传感器阵列信号的预处理方法及装置
[0001]本专利技术涉及MOS气体传感器阵列
，具体提供一种MOS气体传感器阵列信号的预处理方法及装置。
技术介绍
[0002]MOS气体传感器即金属氧化物半导体气体传感器，其主要敏感材料为金属氧化物半导体。MOS气体传感器的主要原理是，其在空气中的电阻值是R0，在一定条件下，与其接触的目标气体浓度越高，MOS气体传感器电阻值R
S
越低，R
S
/R0符合灵敏度特性曲线。将MOS气体传感器与一个负载电阻R
L
串联在一起，并在该串联电路的两端施加一个直流的回路电压V
C
，负载电阻两端电压V
RL
的采集值，即为MOS气体传感器的信号值，如图1所示。
[0003]多种MOS气体传感器组成MOS气体传感器阵列，通过MOS气体传感器阵列与目标气体接触产生多路信号，结合模式识别、深度学习等算法，可用于气体种类或气味识别，如危化品、污染物、疾病标志物、白酒种类、食品变质程度等的识别。气体种类或气味识别算法通常要求输入信号具有较高的一致性和稳定性，即在同一尺度范围内变化，且受干扰因素的影响尽可能小。
[0004]然而，不同型号的MOS气体传感器，其信号值变化尺度范围不一致，存在较大差异，通常表现为信号的初始值和幅值相差较大；同时，同一型号的MOS气体传感器，也会受多种干扰因素影响，其信号值在不同个体间和不同条件下存在一致性和稳定性差异，通常表现为信号的初始值、最大值不同以及信号存在异常波动等，其干扰因素至少包括：
[0005]1.制造批次：受制造过程影响，同一型号传感器存在个体差异，导致MOS气体传感器信号不一致；
[0006]2.电路条件：施加在前述串联电路两端的回路电压不同或产生波动或MOS气体传感器与负载电阻的电阻值大小关系不同，导致MOS气体传感器信号不一致、不稳定；
[0007]3.采集系统：采集系统的电压信号ADC(模数转换)位数不同，相同的被采集电压转换得到的数字量不同，导致MOS气体传感器信号不一致；
[0008]4.所处环境：环境中的温度、湿度、背景气体浓度不同或产生波动，导致MOS气体传感器信号不一致、不稳定；
[0009]5.使用方式：预热时间不同或连续使用时传感器的恢复程度不同，导致MOS气体传感器信号不一致、不稳定。
[0010]MOS气体传感器应用在气体探测报警器中时，与MOS气体传感器阵列应用在气体种类或气味识别中的情况有所不同。气体探测报警器通常是通过测量某种单一气体(如甲烷)的浓度,并根据报警设定值进行报警。出厂前，通过向MOS气体传感器通入已知种类和浓度的标准气体，可以对MOS气体传感器信号进行校准，包括零点校准、报警值校准、量程点校准、拟合曲线校准等，并将校准数据存储到气体探测报警器的测量程序中。经过校准后的气体探测报警器在实际使用时可以测量出该气体的浓度，在一定程度上可以排除上述干扰因素1、2、3的影响，但一般无法排除上述干扰因素4、5的影响。
[0011]在气体种类或气味识别应用中，获取MOS气体传感器阵列的采样信号之后，还需要对信号进行预处理。预处理的主要目的是排除各种干扰因素，获得MOS气体传感器的真实响应，同时使MOS气体传感器阵列信号更加一致和稳定，以降低后续识别的难度，提高识别算法的性能。常见的预处理方法包括基线处理和归一化处理等。基线处理的作用是消除信号的零点差异。归一化处理的作用是使信号值在同一尺度范围内变化。
[0012]然而，在气体种类或气味识别应用中，目标气体的种类是变化的和未知的，甚至可能是成分不完全确定的混合物(如人呼出的气体)，目标气体的最大浓度更无法给出具体限定范围，因此无法通过标准气体校准方法消除干扰因素1、2、3，也无法通过基线处理和归一化处理使MOS气体传感器阵列信号在同一尺度范围内变化的同时还能消除干扰因素1至5的影响。目前尚无一种MOS气体传感器阵列信号的预处理方法及装置，可以使MOS气体传感器阵列信号在同一尺度范围内变化，同时可以消除干扰因素1至5的影响。
[0013]因此，本领域亟需一种MOS气体传感器阵列信号的预处理方法及装置来解决上述问题。
技术实现思路
[0014]本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决使MOS气体传感器阵列信号在同一尺度范围内变化，同时消除干扰因素对MOS气体传感器的影响的问题。
[0015]在第一方面，本专利技术提供一种MOS气体传感器阵列信号的预处理方法，所述MOS气体传感器阵列包括多个MOS气体传感器，多个所述MOS气体传感器设置在气室内，所述预处理方法包括以下步骤：
[0016]驱使空气进入所述气室内，替换所述气室内的原有气体，当所述MOS气体传感器输出的电信号达到稳定状态时，获取所述MOS气体传感器输出的第一输出值；
[0017]驱使目标气体进入所述气室内，替换所述气室内的空气，且在驱使目标气体进入所述气室内的过程中，根据预设采集频率获取所述MOS气体传感器输出的第一电信号，且将所述第一输出值作为所述第一电信号的第一次采集信号值；
[0018]对所述第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号；
[0019]对所述第二电信号进行尺度变换处理，获得第三电信号。
[0020]在上述预处理方法的具体实施方式中，“对所述第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号”包括：
[0021]A
F
[0][i]＝A
L
[0][i]；
[0022]A
F
[t
max
][i]＝A
L
[t
max
][i]；
[0023]其中，t为获取所述第一电信号的时刻编号，t的取值范围为从0到t
mmax
，t＝0代表第一次采集，t＝t
mmax
代表最后一次采集，A
L
为所述第一电信号，A
F
为所述第二电信号，i为所述MOS气体传感器的编号。
[0024]在上述预处理方法的具体实施方式中，“对所述第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号”还包括：
[0025]判断t不等于0或t
mmax
时的A
L
[t][i]是否符合预设条件，如果符合预设条件则进行滤波处理，如果不符合预设条件则A
F
[t][i]＝A
L
[t][i]。
[0026]在上述预处理方法的具体实施方式中，“判断t不等于0或t
max
时的A
L
[t][i]是否符
合预设条件，如果符合预设条件则进行滤波处理”包括：
[0027]如果A
L
[t][i]＜A
F
[0][i]，则A
F
[t][i]＝A
F
[0][i]。
[0028]在上述预处理方法的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种MOS气体传感器阵列信号的预处理方法，其特征在于，所述MOS气体传感器阵列包括多个MOS气体传感器，多个所述MOS气体传感器设置在气室内，所述预处理方法包括以下步骤：驱使空气进入所述气室内，替换所述气室内的原有气体，当所述MOS气体传感器输出的电信号达到稳定状态时，获取所述MOS气体传感器输出的第一输出值；驱使目标气体进入所述气室内，替换所述气室内的空气，且在驱使目标气体进入所述气室内的过程中，根据预设采集频率获取所述MOS气体传感器输出的第一电信号，且将所述第一输出值作为所述第一电信号的第一次采集信号值；对所述第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号；对所述第二电信号进行尺度变换处理，获得第三电信号。2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，“对所述第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号”包括：A
F
[0][i]＝A
L
[0][i]；A
F
[t
max
][i]＝A
L
[t
max
][i]；其中，t为获取所述第一电信号的时刻编号，t的取值范围为从0到t
max
，t＝0代表第一次采集，t＝t
max
代表最后一次采集，A
L
为所述第一电信号，A
F
为所述第二电信号，i为所述MOS气体传感器的编号。3.根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，“对所述第一电信号进行滤波处理，获得第二电信号”还包括：判断t不等于0或t
max
时的A
L
[t][i]是否符合预设条件，如果符合预设条件则进行滤波处理，如果不符合预设条件则A
F
[t][i]＝A
L
[t][i]。4.根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于，“判断t不等于0或t
max
时的A
L
[t][i]是否符合预设条件，如果符合预设条件则进行滤波处理”包括：如果A
L
[t][i]＜A
F
[0][i]，则A
F
[t][i]＝A
F
[0][i]。5.根据权利要求4所述的预处理方法，其特征在于，“判断t不等于0或t
max
时的A
L
[t][i]是否符合预设条件，如果符合预设条件则进行滤波处理”还包括：如果A
L
[t][i]＞A
F
[t
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓军，邓斌，于海涛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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