基于有機(jī)氣敏變色材料的傳感器系統(tǒng)
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這里，考慮到實(shí)際需檢測(cè)圓的半徑變化不是很大，可以假定圓的半徑在一定數(shù)值范圍，以這個(gè)范圍做個(gè)循環(huán)來進(jìn)行已知半徑的圓的檢測(cè)，從而減小運(yùn)算量，提高系統(tǒng)的識(shí)別效率。如圖2，圖3所示。
最后，計(jì)算距離，得出結(jié)論。將待測(cè)氣體的特征矩陣分別與數(shù)據(jù)庫中各氣體的特征矩陣用式(1)求距離，并記錄下最小距離和對(duì)應(yīng)的氣體，此時(shí)即可認(rèn)定記錄下的氣體和待測(cè)氣體最為接近。若該最小距離小于閾值，則可判定待測(cè)氣體即為記錄下的氣體；否則，可判斷待測(cè)氣體于數(shù)據(jù)庫中不存在。
2.4 傳感系統(tǒng)的完成及功能測(cè)試
為了能最終完成氣體的檢測(cè)識(shí)別，并且使系統(tǒng)方便攜帶，降低成本，后端的圖像采集，圖像處理和算法的運(yùn)行都應(yīng)在嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行?？紤]到相應(yīng)的計(jì)算量和圖像采集功能，可以選擇基于ARM9架構(gòu)的S3C2440嵌入式平臺(tái)，顯示設(shè)備選用6寸的LCD液晶顯示器，攝像頭選用OV9600。選好平臺(tái)后，可用EVC+-軟件編寫程序和應(yīng)用界面，把數(shù)據(jù)庫和算法寫入程序，最后把程序移植到嵌入式系統(tǒng)中即可進(jìn)行氣體的識(shí)別。
完成后的傳感器可以方便地對(duì)易揮發(fā)有機(jī)氣體進(jìn)行檢測(cè)，如圖4所示。在攝像頭前面適當(dāng)距離固定氣敏陣列以便采集圖像，它們組成傳感器的前端氣體探測(cè)部分，并且攝像頭通過數(shù)據(jù)線接入后端的圖像識(shí)別系統(tǒng)。圖像識(shí)別系統(tǒng)由基于ARM的嵌入式系統(tǒng)加上外圍的觸控液晶顯示屏組成。測(cè)試氣體時(shí)，首先用觸控顯示屏打開氣體識(shí)別程序，按圖5提示操作，點(diǎn)擊“grab”按鈕在當(dāng)前環(huán)境用攝像頭給氣敏陣列拍照，然后把探測(cè)部分放入氣體環(huán)境，待15 min氣敏陣列穩(wěn)定后，點(diǎn)擊calcu-late按鈕，程序會(huì)自動(dòng)拍照記錄下此時(shí)的顏色陣列并按設(shè)定算法計(jì)算出待測(cè)氣體。
3 結(jié) 語
這里主要研究了敏感薄膜對(duì)各種氣體的顏色響應(yīng)和對(duì)敏感陣列響應(yīng)圖像的識(shí)別算法，從而完成了氣敏傳感器系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能有效識(shí)別14種易揮發(fā)有機(jī)氣體。如果能夠使敏感薄膜的制作更加精確，用更好的圖像采集設(shè)備并營造專用的圖像采集環(huán)境，氣體的識(shí)別應(yīng)該不僅可以定性，還可以定量，甚至定量的分析混合氣體。
評(píng)論