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基于ESP32-S的小型智能气体识别系统设计
1
作者 刘弘禹 李彦宽 +1 位作者 方晓东 陈志超 《计算机测量与控制》 2023年第11期260-265,272,共7页
智能气体识别系统主要包括硬件电路、用户界面、信号处理和深度神经网络模型各模块;其采用ESP32-S作为主控芯片,设计硬件电路对金属氧化物半导体气体传感器加热端电压动态调制,实验选择调制传感器温度范围为150~250℃,对应调制电压范围2... 智能气体识别系统主要包括硬件电路、用户界面、信号处理和深度神经网络模型各模块;其采用ESP32-S作为主控芯片,设计硬件电路对金属氧化物半导体气体传感器加热端电压动态调制,实验选择调制传感器温度范围为150~250℃,对应调制电压范围2.5~3.8 V;以20 Hz的频率采集热调制下的传感器特性变化曲线,通过信号传输功能传递至上位机,将所得热调制响应信号经信号处理特征提取后喂入自行搭建的I-5×5-2×2-200-200-P结构卷积神经网络训练构建模型,使用训练后深度神经网络模型前向传播实现对目标气体的快速识别检测;在静态气敏测试平台中的测试结果显示,该系统能有效实现对多种类VOC气体的识别功能,对乙醇、丙酮和异丙醇的42种测试气氛的识别准确率达到100%。 展开更多
关键词 智能气体识别 热调制 信号处理 卷积神经网络
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羟基磷灰石表面特性差异对重金属污染土壤固化修复的影响 被引量：14
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作者 刘弘禹 张玉杰 +6 位作者 陈宁怡 刘桂建 崔红标 梁家妮 周静 魏刚 吴爱国 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1961-1970,共10页
利用两种不同尺寸和形貌的羟基磷灰石(MHA和NHA),通过XRD、TEM、DLS、Zeta电位、FTIR和丁达尔效应等表征分析,结合土壤pH值测定、TCLP提取和形态分析,探究两种羟基磷灰石对铜、镉和铅污染土壤钝化效果差异的原因.研究表明,MHA颗粒呈无... 利用两种不同尺寸和形貌的羟基磷灰石(MHA和NHA),通过XRD、TEM、DLS、Zeta电位、FTIR和丁达尔效应等表征分析,结合土壤pH值测定、TCLP提取和形态分析,探究两种羟基磷灰石对铜、镉和铅污染土壤钝化效果差异的原因.研究表明,MHA颗粒呈无定形结构,由大量晶粒聚集组成,NHA颗粒呈棒状,结晶度高,单个晶体粒径尺寸在20—90 nm,MHA和NHA两种材料的平均水合粒径分别为334 nm和3.1μm.MHA颗粒表面OH-分布较多,且水合粒子比表面积更大,更有效地提升了土壤的pH值,增多了铜、镉和铅的难溶盐沉淀,增强了材料颗粒与土壤中铜、镉和铅离子的络合作用; NHA颗粒的Zeta电位绝对值低,其颗粒在土壤溶液中易团聚,造成水合粒子比表面积减小,但NHA颗粒表面Ca2+分布较多,其与土壤中重金属的离子交换作用更强.总之,MHA和NHA颗粒表面主要离子分布的差异以及材料在土壤溶液中水合粒子大小的不同是造成两者钝化修复效果差异的主要原因,MHA对土壤中植物可利用态重金属的钝化效果更好,而NHA更有效地将土壤中植物可利用态重金属转化为植物不可利用态,钝化稳定性更好. 展开更多
关键词 羟基磷灰石 钝化 土壤 重金属 水合粒子 修复
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VOCs分子的半导体型传感器识别检测研究进展 被引量：9
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作者 刘弘禹 孟钢 +4 位作者 邓赞红 李蒙 常鋆青 代甜甜 方晓东 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第5期26-42,共17页
具有体积小、功耗低、灵敏度高、硅工艺兼容性好等优点的金属氧化物半导体(MOS)气体传感器现已广泛地应用于军事、科研和国民经济的各个领域。然而MOS传感器的低选择性阻碍了其在物联网(IoT)时代的应用前景。为此,本文综述了解决MOS传... 具有体积小、功耗低、灵敏度高、硅工艺兼容性好等优点的金属氧化物半导体(MOS)气体传感器现已广泛地应用于军事、科研和国民经济的各个领域。然而MOS传感器的低选择性阻碍了其在物联网(IoT)时代的应用前景。为此,本文综述了解决MOS传感器选择性的研究进展,主要介绍了敏感材料性能提升、电子鼻和热调制三种改善MOS传感器选择性的技术方法,阐述了三种方法目前所存在的问题及其未来的发展趋势。同时,本文还对比介绍了机器嗅觉领域主流的主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)和神经网络(NN)模式识别/机器学习算法。最后,本综述展望了具有数据降维、特征提取和鲁棒性识别分类性能的卷积神经网络(CNN)深度学习算法在气体识别领域的应用前景。基于敏感材料性能的提升、多种调制手段与阵列技术的结合以及人工智能(AI)领域深度学习算法的最新进展,将会极大地增强非选择性MOS传感器的挥发性有机化合物(VOCs)分子识别能力。 展开更多
关键词 金属氧化物半导体 气体传感器 电子鼻 热调制 模式识别 机器学习 卷积神经网络
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桥连氧化钨纳米线的可控合成及气敏性质 被引量：2
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作者 代甜甜 邓赞红 +3 位作者 孟钢 童彬 刘弘禹 方晓东 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第10期12-22,共11页
氧化钨WO_(3−x)(0≤x<1)具有丰富的氧化态、亚化学计量比晶相以及可逆的光致/电致变色特性,纳米线具有高比表面积和准一维单晶载流子传输通道,WO_(3−x)纳米线结合了上述两者的优异特性,在智能玻璃、能源转换与存储器件和气体传感器... 氧化钨WO_(3−x)(0≤x<1)具有丰富的氧化态、亚化学计量比晶相以及可逆的光致/电致变色特性,纳米线具有高比表面积和准一维单晶载流子传输通道,WO_(3−x)纳米线结合了上述两者的优异特性,在智能玻璃、能源转换与存储器件和气体传感器等领域有广阔的应用前景。本文从WO_(3−x)的基本性质出发,分析了液相法和气相法(气-液-固、气-固、热氧化)纳米线生长的机制及特点。其中,热氧化法无需催化剂,有望解决纳米线应用的器件化瓶颈,在<500℃下即可实现纳米线尺寸与生长位置的可控生长,实现桥连纳米线器件的高效、原位集成。随后,本文综述了桥连WO_(3−x)纳米线器件在NOx等气体分子检测中的应用进展,梳理了桥连WO_(3−x)纳米线器件在低功耗、高灵敏气体分子检测中的应用,以期为今后高灵敏、低功耗、高集成的氧化物桥连纳米线器件的开发提供参考。 展开更多
关键词 桥连WO_(3−x)纳米线 热氧化 低功耗 高灵敏度 原位集成 气敏
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