基于嵌入式氣體檢測系統(tǒng)軟件控制及算法研究.pdf

1、隨著人類社會的進(jìn)步和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大氣中各種有害氣體的種類和數(shù)量在急劇增加，嚴(yán)重威脅人類的健康，因此設(shè)計出快速準(zhǔn)確的有害氣體檢測系統(tǒng)是非常有必要的。目前，有關(guān)氣體檢測系統(tǒng)的研究愈來愈受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，提出了各種有害氣體的檢測方法，其中比較廣泛的是利用氣敏傳感陣列來進(jìn)行氣體檢測的方法。采用卟啉化學(xué)傳感陣列（PSA）作為氣敏傳感器進(jìn)行氣體檢測，是近年來新出現(xiàn)的一種檢測方法，該方法通過檢測PSA芯片中卟啉敏感物質(zhì)與目標(biāo)氣體反應(yīng)前后顏色變

2、化信息來識別氣體。該方法檢測的靈敏度高、檢測快速，能夠有效的檢測出對人類健康有威脅的氣體。
　　本文基于PSA和嵌入式ARM系統(tǒng)，設(shè)計了一種嵌入式微痕量氣體檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在嵌入式ARM平臺上進(jìn)行開發(fā)，通過嵌入式系統(tǒng)交互軟件的設(shè)計和移植，實現(xiàn)了氣體檢測系統(tǒng)的軟硬件一體化，可以很方便的對氣體進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測。文章主要介紹嵌入式系統(tǒng)軟件控制方法及PSA圖像處理的算法，并設(shè)計出嵌入式系統(tǒng)的交互軟件，研究的內(nèi)容包含以下幾個方面：

3、　　1.根據(jù)氣體檢測的原理及流程，對檢測系統(tǒng)所需要的軟件功能進(jìn)行了分析，并提出了軟件各個模塊的設(shè)計方案。
　　2.通過分析PSA圖像的特點，提出了PSA圖像的預(yù)處理方法。該算法包括圖像剪切算法，基于形態(tài)學(xué)的濾波算法和基于Radon變化與功率譜結(jié)合的圖像傾斜校正算法。通過該算法對PSA圖像進(jìn)行預(yù)處理操作，可得到很好的處理效果。
　　3.根據(jù)對PSA圖像中特征提取要求，設(shè)計了一種新穎的PSA圖像自動特征提取算法。該算法采用基于二

4、值投影與統(tǒng)計學(xué)結(jié)合的自動網(wǎng)格劃分的區(qū)域分割算法，可以自動劃分出每個卟啉敏感點的區(qū)域，不會出現(xiàn)網(wǎng)格缺失和冗余的現(xiàn)象，采用比例半徑的特征提取算法可以很好的提取出每個卟啉敏感點的特征。
　　4.通過對檢測系統(tǒng)得到的表征氣體模式的差值編碼矢量進(jìn)行分析，提出了基于分層的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別算法。該算法把氣體檢測分成兩個層進(jìn)行識別，同時結(jié)合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，不僅使得識別的時間花費大大減小，而且提高了氣體模式識別的準(zhǔn)確度。
　　5.在Linux