【技術實現步驟摘要】
本申請涉及測量領域，尤其涉及一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測方法及裝置。
技術介紹
1、隨著環境保護要求的日益提高和能源結構的持續優化，醇基燃料因其清潔高效的特點在工業和交通領域得到廣泛應用。然而，醇基燃料在燃燒過程中仍會產生包括一氧化碳、二氧化氮等有害氣體，這些氣體的排放不僅影響大氣環境質量，還可能危及人體健康。因此，對醇基燃料尾氣進行實時、準確的監測具有重要意義。現有技術中，醇基燃料尾氣監測主要采用半導體金屬氧化物氣體傳感器進行檢測。這類傳感器通過在陶瓷基底(如氧化鋁、氧化鋯等)上負載具有氣敏特性的金屬氧化物材料來實現對目標氣體的檢測。其中，最為常見的敏感材料包括二氧化錫、三氧化鎢、氧化鋅等。這些材料具有制備工藝簡單、成本較低、響應靈敏度高等優點。
2、然而，現有的醇基燃料尾氣監測傳感器在實際應用中，醇基燃料尾氣中一氧化碳和二氧化氮往往同時存在。由于這兩種氣體與傳感器材料之間存在相反的電子轉移方向，即一氧化碳通過氧化反應向材料提供電子，而二氧化氮通過還原反應從材料獲取電子，這種競爭性的電子得失過程會導致信號相互干擾。具體表現為：當一氧化碳和二氧化氮同時存在時，傳感器輸出的電信號無法準確反映各組分的實際濃度，降低了檢測的準確性和可靠性。并且，在持續工作過程中，傳感器需要保持較高的工作溫度(通常在200-400℃范圍內)以確保氣敏反應的進行。然而，在高溫條件下，傳感器材料表面的氧吸附-脫附過程處于動態平衡狀態。環境溫度的微小波動會導致這種平衡發生改變，引起材料本征電導率的變化。這種現象表現為傳感器零點電阻
3、因此，亟需一種技術方案，從而能夠抑制交叉敏感和基線漂移，提高檢測的準確性。
技術實現思路
1、為了解決現有技術的不足，本申請實施例提供了一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測方法及裝置。本申請解決了現有技術交叉敏感和基線漂移等技術問題。
2、本申請實施例提供了一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測方法，包括：依次對陶瓷管進行堿液浸泡、酸液粗化及超聲清洗，制備雙組分漿料后通過點膠涂覆，在氧氣氣氛中燒結制得雙涂層氣敏傳感器；將氣敏傳感器與單片機及信號處理電路連接，配置顯示模塊和復位電路，構建溫控加熱系統實現傳感器溫度調節；獲取氣敏傳感器初始參數建立動力學方程，引入補償函數和補償參數，實施信號采樣處理得到氣體濃度值；采用鉑電阻溫度傳感器實時采集溫度，建立基線漂移算法和校正模型，通過標氣定期進行零點和量程校準。
3、一種可以的實現方式中，其中，依次對陶瓷管進行堿液浸泡、酸液粗化及超聲清洗，制備雙組分漿料后通過點膠涂覆，在氧氣氣氛中燒結制得雙涂層氣敏傳感器，包括：將濃度為預設值的氫氧化鈉溶液浸泡陶瓷管去除表面油污，隨后采用去離子水沖洗至中性；將濃度為預設值的鹽酸溶液浸泡陶瓷管進行表面粗化，增加涂層結合力；采用無水乙醇在超聲清洗儀中對陶瓷管進行超聲清洗，隨后置于干燥箱中進行干燥；將氧化鈦酸鋇、納米氧化錫、氧化銦和氧化銀按質量比混合，加入無水乙醇與分散劑后進行球磨；將納米氧化錫、納米氧化鎢、鉑和釕按質量比混合，加入無水乙醇與分散劑后進行球磨；采用精密點膠機將兩種漿料分別涂覆在陶瓷管兩端，間隔涂覆三次后進行預干燥；將涂層樣品置于管式爐中升溫，通入氧氣氣氛進行燒結，隨后降溫得到雙涂層氣敏傳感器。
4、一種可以的實現方式中，其中，將氣敏傳感器與單片機及信號處理電路連接，配置顯示模塊和復位電路，構建溫控加熱系統實現傳感器溫度調節，包括：將氣敏傳感器與單片機連接，采用內置模數轉換器采集傳感器電阻信號；采用惠斯通電橋結構構建信號調理電路，通過運算放大器構建信號放大電路；采用顯示模塊通過通信接口與單片機連接，配置復位電路；采用脈寬調制方式構建傳感器加熱電路，通過閉環控制算法實現溫度控制；采用鉑電阻配合溫度轉換模塊進行溫度采集，采用鉑絲作為加熱絲進行纏繞。
5、一種可以的實現方式中，其中，獲取氣敏傳感器初始參數建立動力學方程，引入補償函數和補償參數，實施信號采樣處理得到氣體濃度值，包括：獲取傳感器初始電阻值、敏感系數、響應速率常數和交叉敏感系數；建立氣體分子在傳感器表面的吸附-脫附過程動力學方程；引入非線性補償函數，通過最小二乘法獲取補償參數；進行信號采集與處理，以基于動力學方程和補償參數獲取氣體濃度值。
6、一種可以的實現方式中，其中，采用鉑電阻溫度傳感器實時采集溫度，建立基線漂移算法和校正模型，通過標氣定期進行零點和量程校準，包括：采用四線制鉑電阻溫度傳感器配合溫度轉換模塊進行溫度數據采集；建立基線漂移檢測算法，獲取溫度系數和標準工作溫度；建立周期性基線校正模型，確定動態衰減系數；通過切斷采樣氣路并通入潔凈空氣進行零點校準；采用標準氣體進行量程校準，更新靈敏度系數。
7、一種可以的實現方式中，其中，引入非線性補償函數，通過最小二乘法獲取補償參數，包括：，其中，表示補償參數，表示補償權重系數，表示非線性調制因子，表示氣體濃度，表示補償權重系數，表示非線性調制因子，表示氣體濃度，表示雙曲正弦函數。
8、一種可以的實現方式中，其中，進行信號采集與處理，以基于動力學方程和補償參數獲取氣體濃度值，包括：，其中，表示輸出信號，表示電阻變化值，表示補償參數。
9、一種可以的實現方式中，其中，建立周期性基線校正模型，包括：，其中，表示校正后的電阻值，表示原始電阻值，表示基線漂移值，表示動態衰減系數，表示當前時間，表示上次校正時間點。
10、本申請實施例還提供了一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測裝置，包括：處理器、存儲器、系統總線；其中，所述處理器以及所述存儲器通過所述系統總線相連；所述存儲器用于存儲一個或多個程序，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當被所述處理器執行時使所述處理器執行上述實施例任一項所述的方法。
11、在如上所提供的一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測方法及裝置中，本申請實施例通過非線性補償方法，能夠抑制交叉敏感效應，從而更準確地檢測尾氣中一氧化碳和二氧化氮的濃度，避免了由于電子得失反應競爭導致的信號失真問題。進一步地，在一些實施例中，建立了基線漂移檢測算法和周期性校正模型，通過實時監測溫度變化來動態調整校正參數，并在檢測過程中周期性進行基線校正，能夠抑制基線漂移，提高了測量的重復性和穩定性，進而提高了測量準確性。通過采用精密點膠涂覆和高溫燒結工藝制備雙涂層氣敏傳感器，增強了涂層與陶瓷管的結合力，提高了傳感器的穩定性和使用壽命。
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1.一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，依次對陶瓷管進行堿液浸泡、酸液粗化及超聲清洗，制備雙組分漿料后通過點膠涂覆，在氧氣氣氛中燒結制得雙涂層氣敏傳感器，包括：
3.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，將氣敏傳感器與單片機及信號處理電路連接，配置顯示模塊和復位電路，構建溫控加熱系統實現傳感器溫度調節，包括：
4.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，獲取氣敏傳感器初始參數建立動力學方程，引入補償函數和補償參數，實施信號采樣處理得到氣體濃度值，包括：
5.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，采用鉑電阻溫度傳感器實時采集溫度，建立基線漂移算法和校正模型，通過標氣定期進行零點和量程校準，包括：
6.根據權利要求4所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，引入非線性補償函數，通過最小二乘法獲取補償參數，包括：
7.根據權利要求4所述的多組分氣體檢測方法，其特
8.根據權利要求5所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，建立周期性基線校正模型，包括：
9.一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測裝置，其特征在于，包括：處理器、存儲器、系統總線；其中，所述處理器以及所述存儲器通過所述系統總線相連；所述存儲器用于存儲一個或多個程序，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當被所述處理器執行時使所述處理器執行權利要求1-8任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種用于醇基燃料燃燒過程中尾氣多組分氣體檢測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，依次對陶瓷管進行堿液浸泡、酸液粗化及超聲清洗，制備雙組分漿料后通過點膠涂覆，在氧氣氣氛中燒結制得雙涂層氣敏傳感器，包括：
3.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，將氣敏傳感器與單片機及信號處理電路連接，配置顯示模塊和復位電路，構建溫控加熱系統實現傳感器溫度調節，包括：
4.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，獲取氣敏傳感器初始參數建立動力學方程，引入補償函數和補償參數，實施信號采樣處理得到氣體濃度值，包括：
5.根據權利要求1所述的多組分氣體檢測方法，其特征在于，其中，采用鉑電阻溫度傳感器實時采集溫度，建立基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張環平，孔永平，熊小雙，冉景煜，牛鋒，孟立山，王楠，
申請(專利權)人：河南科技學院，
類型：發明
國別省市：
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