全量程氢气检测微系统集成设计与信号处理方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61201306
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0123.敏感电子学与传感器
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

This project is served for the widely actual demands of the aerospace industry and the hydrogen producing process. Combined with MEMS technology and sensor signal processing methods, this project focuses on the full-range hydrogen detection microsystem and achieves the online full-range hydrogen concentration measurement with no gap. Miniaturization, integration and intelligent are the key scientific issues in sensor technology development. The micro-structure hydrogen sensor developed in this project gets rid of the traditional craft conception. Instead, the sensor artfully integrates three kind of sensing units with the principles of semiconductor, catalytic combustion, thermal conduction, respectively. Also, based on the optimal structure design, the sensor chip is manufactured by the MEMS technology. The approaches to measuring the full-range hydrogen concentration based on ternary signal processing and small sample calibration data are researched in depth in both theory and practice. Besides, the mathematics model of the relationship between hydrogen concentration and ternary sensor output data is built, which can improve the accuracy of hydrogen detection. What is more, the theories of sparse kernel principle component analysis (SKPCA) and fuzzy relevance vector machine (FRVM) are applied to this project for the purposes of achieving sensor self-diagnosis as well as indicating the uncertainty of hydrogen concentration measurement. At the same time, the sensor will have the function of self-validating and be more intelligent. Finally, the completive algorithms will be solidified in the hardware with the sensitive units, and then a micro-system is obtained. The micro-system is so promising that it can be widely used for hydrogen detection in energy, aerospace and other industrial fields. The creative achievements of this project will promote the development of integrated sensor and smart sensor with a broad application prospect and utility value.
本项目面向航空航天、制氢工业生产过程的广泛实际需求,结合MEMS技术和传感器信号处理方法,研究全量程氢气检测微系统,实现氢气浓度的全量程无缝在线测量。集成化、微型化和智能化是传感器技术发展的关键科学问题。拟研制的微结构氢气传感器突破传统工艺概念,巧妙集成半导体、催化燃烧、热导三种不同原理敏感单元,在优化设计结构的基础上,以MEMS工艺构造敏感芯片。在理论和实践上深入研究三值性信号处理和小样本标定数据下氢气浓度全量程测量方法,建立氢气浓度与三值输出的数学模型,提高氢气检测精度。引入稀疏核主元分析和模糊相关向量机理论,实现传感器故障自诊断,输出氢气浓度不确定度信息,使传感器具有自确认功能,智能化程度得到有效提升。研究的算法成熟后将固化在硬件上与敏感芯片封装在一起组成微系统,广泛应用于能源、航天等工业领域的氢气检测。项目的创新性成果将推动集成化、智能化传感器的发展,具有广阔的应用前景和实用价值。

结项摘要

集成化、微型化和智能化是传感器技术发展的关键科学问题。本项目面向航空航天、制氢工业生产过程的广泛实际需求,结合MEMS 技术和传感器信号处理方法,研究全量程氢气检测微系统,实现了氢气浓度的全量程无缝在线测量。研制的微结构氢气传感器突破传统工艺概念,巧妙集成半导体、催化燃烧、热导三种不同原理敏感单元,在优化设计结构的基础上,以MEMS工艺构造了敏感芯片。建立了氢气浓度与三种不同类型敏感单元输出信号的数学模型,在小样本标定数据下利用相关向量回归模型实现了氢气浓度的全量程无缝精确测量,提高了氢气检测精度。提出基于核主元分析的氢传感器在线检测方法,基于相关向量回归的氢传感器故障数据恢复方法,以及核主元分析特征提取和相关向量回归多分类器的氢传感器故障诊断方法,提高了氢传感器系统的可靠性。在此基础之上,提出一种B类不确定度计算方法,建立了氢气浓度测量值不确定度的传递模型,实现了自确认功能。最后,设计和制作了全量程氢气检测微系统硬件平台。系统硬件体系结构包括样气检测气室,信号调理电路和数据采集电路,DSP 及其外围电路、电源接口电路等。以DSP为核心,由DSP控制A/D转换,实现各种算法获取氢气浓度信息和各敏感单元状态信息。通过实验分析,对系统的各项性能指标进行综合测试。研究的算法可固化在硬件上与敏感芯片封装在一起组成微系统,广泛应用于能源、航天等工业领域的氢气检测。项目的创新性成果将推动集成化、智能化传感器的发展,具有重要的应用前景和实用价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Fault Detection andRecovery for Full Range of Hydrogen Sensor Based on Relevance Vector Machine
基于相关向量机的全量程氢气传感器故障检测与恢复
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Harbin Institute of Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bing Wang;Ming Diao;Hongquan Zhang;Zhenyu Zhang
  • 通讯作者:
    Zhenyu Zhang
多传感器集成氢气检测系统的知识推送故障诊断方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王冰;张洪泉;宋凯
  • 通讯作者:
    宋凯
可调谐半导体激光吸收光谱技术检测痕量乙烯气体的系统研制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi/spectroscopy and Spectral Analysis
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘卫东;张佳薇;戴景民;宋凯
  • 通讯作者:
    宋凯
基于小波奇异熵和相关向量机的氢气传感器故障诊断研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电机与控制学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王冰;刁鸣;宋凯
  • 通讯作者:
    宋凯

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

考虑温度影响和滞回效应的锂电池特性建模
  • DOI:
    10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.014
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋凯;陈旭;成艾国
  • 通讯作者:
    成艾国
摄食全豆粕蛋白饲料的牛蛙肠道微生物组成
  • DOI:
    10.19715/j.jmuzr.2018.04.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    集美大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王健;王玲;鲁康乐;宋凯;张春晓
  • 通讯作者:
    张春晓
Design and experimental research of stress measurement system for ferromagnetic components based on ACSM method
基于ACSM方法的铁磁元件应力测量系统设计与实验研究
  • DOI:
    10.1177/0309324721998107
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    The Journal of Strain Analysis for Engineering Design
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋凯;孙宏达;崔西明;张丽攀
  • 通讯作者:
    张丽攀
东昆仑洪水河铁矿区狼牙山组千枚岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义
  • DOI:
    10.13278/j.cnki.jjuese.20170328
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    吉林大学学报(地球科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张强;丁清峰;宋凯;程龙
  • 通讯作者:
    程龙
铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    失效分析与预防
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李来平;危荃;涂俊;宋凯
  • 通讯作者:
    宋凯

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

宋凯的其他基金

电动汽车大功率无线充电磁耦合机构多参量协同优化设计及互操作性评价技术研究
  • 批准号:
    52277006
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
电动汽车大功率无线充电磁耦合机构多参量协同优化设计及互操作性评价技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向无线电能传输系统的微元化涡流磁场异物检测技术研究
  • 批准号:
    51977043
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Ω型双极供电导轨及多相自解耦平板拾取机构的电动汽车动态无线供电技术研究
  • 批准号:
    51677032
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码