基于电子鼻的早期电气火灾探测技术研究

发布时间：2017-09-29 07:42

  本文关键词：基于电子鼻的早期电气火灾探测技术研究

  更多相关文章： 电气火灾 电子鼻技术 表面修饰 敏感度 模式识别 阵列优化

【摘要】：当今社会，伴随着社会的快速发展以及人们生活水平的提高，各种设备的电气化程度不断的增强，在日常生活中，生产和生活电器导致的电气火灾事故与日俱增，给国家的经济和人民的生命财产造成严重的损失。电气火灾具有着隐蔽性强、随机性大和燃烧速度快等特征，因而其危害也是巨大的。电气火灾除了会带来直接的损失如仪器设备的损坏等经济损失，也会带来巨大的间接损失如电能的补给问题等。因此，找出防治电气火灾的对策以及寻找有效监控电气火灾的预警系统是非常有必要的。 电线在燃烧的过程中会释放出各种有毒的气体，电子鼻技术对电气火灾的监控主要是对这些气体的识别与监控。本论文首先对电气火灾模拟装置以及电子鼻测试系统进行了介绍，，电气火灾模拟装置可以通过控制加热温度来模拟电线由于短路等原因造成的过热而引起的燃烧现象，电子鼻系统使用的是实验室自制的高通量材料筛选平台（HTSP-GM），该测试平台克服了市面上测试平台的很多缺陷。该平台测试效率高，可以在一次测试中同时测试36种材料；且采用平板工艺，直接在材料芯片上进行测试，测试后可直接除去芯片上材料继续使用，实现了芯片的重复使用； 在搭建了材料测试平台后，论文对电子鼻监控电气火灾的可行性进行了探究。本研究选用了三氧化钨（WO3）和三氧化二铟（In2O3）作为敏感材料，采用表面微滴注的方法对材料进行表面改性从而改善材料的气敏性能，并采用36阵列材料芯片基于上述高通量测试平台筛选出对电气火灾高敏感的材料；该实验部分还采用热分析方法对电线电缆的燃烧过程进行了分析，并比较了电子鼻技术与热分析技术监控电气火灾的差异；对WO3和In2O3气敏响应特性进行了微观机理分析。 论文最后对电子鼻技术监控电气火灾进行了应用型研究。通过对电线电缆的挥发性气体进行检测，并进行适当的特征提取，然后利用模式识别技术（线性判别分析和MLP神经网络）对测试结果进行了统计学分析。
【关键词】：电气火灾 电子鼻技术 表面修饰 敏感度 模式识别 阵列优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU892;TP216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1. 电子鼻系统概述10-14
• 1.1.1. 电子鼻定义及工作原理10-11
• 1.1.2. 电子鼻系统组成11-12
• 1.1.3. 常用的气体传感器12-14
• 1.2. 电子鼻发展状况及发展趋势14-17
• 1.2.1. 电子鼻技术国内外发展状况14-16
• 1.2.2. 电子鼻发展趋势16-17
• 1.3. 电气火灾及其监测系统概述17-19
• 1.3.1. 电气火灾的危害17-18
• 1.3.2. 电气火灾监测的发展及现状18-19
• 1.4. 本课题研究的目的和意义19-21
• 2.实验平台的开发21-26
• 2.1. 引言21-22
• 2.2. 测试平台22-24
• 2.3. 36 阵列材料芯片的设计24-25
• 2.4. 本章小结25-26
• 3.电子鼻系统监测电气火灾的可行性研究26-38
• 3.1. 引言26-27
• 3.2. 实验部分27-29
• 3.2.1. 材料芯片制作27-28
• 3.2.2. 实验测试方案28-29
• 3.2.3. 材料形貌表征及热分析试验29
• 3.3. 结果与讨论29-37
• 3.3.1. 材料结构表征29-31
• 3.3.2. 热分析试验31-32
• 3.3.3. 气敏性能分析32-35
• 3.3.4. 表面修饰机理分析35-37
• 3.4. 本章小结37-38
• 4.电子鼻系统监测电气火灾的应用型研究38-47
• 4.1. 引言38-41
• 4.1.1. 模式识别简介38-39
• 4.1.2. 常用模式识别技术39-40
• 4.1.3. 本实验研究内容及目的40-41
• 4.2. 实验部分41
• 4.3. 结果与讨论41-46
• 4.3.1. 阵列优化前模式识别41-43
• 4.3.2. 阵列优化43-44
• 4.3.3. 阵列优化后模式识别44-46
• 4.4. 本章小结46-47
• 5.总结与展望47-49
• 5.1. 主要结论47-48
• 5.2. 相关工作展望48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-59
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文59

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本文编号：940804