基于电子鼻的早期电气火灾探测技术研究

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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。
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