本發明涉及信號采集，尤其涉及一種mems氣體傳感器陣列的信號采集方法及系統。

背景技術：

1、mems氣體傳感器陣列因其集成度高、成本低和便攜性強等優勢而被廣泛應用。然而，由于多傳感單元在同一芯片上的高度集成，使得傳感單元之間存在嚴重的串擾現象，且環境溫濕度變化會導致傳感器基線漂移，影響檢測精度。

2、現有的mems氣體傳感器陣列信號采集方法主要存在三個問題：傳統的溫濕度補償方法往往采用簡單的線性模型，無法有效處理傳感器的非線性溫濕度響應特性；傳感單元間的串擾效應和交叉敏感性導致目標氣體特征提取困難，降低了氣體識別的準確性；常規的信號處理方法未能充分考慮氣體分子與敏感材料之間的吸附-解吸動力學過程，造成氣體濃度定量分析結果不準確。

技術實現思路

1、本發明提供了一種mems氣體傳感器陣列的信號采集方法及系統，本發明提高了目標氣體檢測和濃度定量分析的準確性。

2、第一方面，本發明提供了一種mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，所述mems氣體傳感器陣列的信號采集方法包括：

3、將mems氣體傳感器陣列中多個傳感單元同步采集的電阻值信號進行模數轉換和溫濕度補償，得到補償后的響應矩陣；

4、對所述補償后的響應矩陣進行快速傅里葉變換和動態特征提取，得到各傳感單元的頻域特征矩陣；

5、根據所述頻域特征矩陣進行傳感單元串擾系數計算和響應分量解耦，得到解耦特征向量；

6、對所述解耦特征向量進行希爾伯特變換和吸附-解吸特性提取，得到氣敏特征序列；

7、將所述氣敏特征序列輸入自適應功率譜分析模型進行交叉敏感性識別處理，得到目標氣體響應分量；

8、對所述目標氣體響應分量進行自回歸建模和氣體濃度定量映射，得到目標氣體濃度參數。

9、第二方面，本發明提供了一種mems氣體傳感器陣列的信號采集裝置，所述mems氣體傳感器陣列的信號采集裝置包括：

10、補償模塊，用于將mems氣體傳感器陣列中多個傳感單元同步采集的電阻值信號進行模數轉換和溫濕度補償，得到補償后的響應矩陣；

11、提取模塊，用于對所述補償后的響應矩陣進行快速傅里葉變換和動態特征提取，得到各傳感單元的頻域特征矩陣；

12、解耦模塊，用于根據所述頻域特征矩陣進行傳感單元串擾系數計算和響應分量解耦，得到解耦特征向量；

13、變換模塊，用于對所述解耦特征向量進行希爾伯特變換和吸附-解吸特性提取，得到氣敏特征序列；

14、處理模塊，用于將所述氣敏特征序列輸入自適應功率譜分析模型進行交叉敏感性識別處理，得到目標氣體響應分量；

15、映射模塊，用于對所述目標氣體響應分量進行自回歸建模和氣體濃度定量映射，得到目標氣體濃度參數。

16、本發明第三方面提供了一種計算機設備，包括：存儲器和至少一個處理器，所述存儲器中存儲有指令；所述至少一個處理器調用所述存儲器中的所述指令，以使得所述計算機設備執行上述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法。

17、本發明的第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有指令，當其在計算機上運行時，使得計算機執行上述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法。

18、本發明提供的技術方案中，通過采用高精度模數轉換和非線性溫濕度補償模型，有效消除了環境因素引起的基線漂移，實現了傳感單元響應信號的高保真采集；基于傳遞函數模型和正交化處理準確識別和分離傳感單元間的串擾關系，并通過獨立分量分析確保了各傳感單元響應的獨立性；結合頻域分析和希爾伯特變換全面提取氣體響應特征，準確捕獲吸附-解吸動力學特性，建立了氣敏響應與濃度的精確映射關系；采用快速算法和分段處理策略降低了計算復雜度，提高了數據處理效率，自適應算法確保了處理結果的實時性；通過交叉敏感性識別提高了目標氣體檢測的選擇性，自回歸模型提升了濃度定量分析的準確性，多級濾波優化確保了檢測結果的穩定性，使得本發明能夠滿足復雜環境下氣體檢測的高精度要求。

技術特征：

1.一種mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述將mems氣體傳感器陣列中多個傳感單元同步采集的電阻值信號進行模數轉換和溫濕度補償，得到補償后的響應矩陣，包括：

3.根據權利要求2所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述對所述補償后的響應矩陣進行快速傅里葉變換和動態特征提取，得到各傳感單元的頻域特征矩陣，包括：

4.根據權利要求3所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述根據所述頻域特征矩陣進行傳感單元串擾系數計算和響應分量解耦，得到解耦特征向量，包括：

5.根據權利要求4所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述對所述解耦特征向量進行希爾伯特變換和吸附-解吸特性提取，得到氣敏特征序列，包括：

6.根據權利要求5所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述將所述氣敏特征序列輸入自適應功率譜分析模型進行交叉敏感性識別處理，得到目標氣體響應分量，包括：

7.根據權利要求6所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，其特征在于，所述對所述目標氣體響應分量進行自回歸建模和氣體濃度定量映射，得到目標氣體濃度參數，包括：

8.一種mems氣體傳感器陣列的信號采集裝置，其特征在于，用于執行如權利要求1-7中任一項所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法，所述裝置包括：

9.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序在被處理器運行時使得所述處理器執行如權利要求1至7中任一項所述的mems氣體傳感器陣列的信號采集方法。

技術總結
本發明涉及信號采集技術領域，公開了一種MEMS氣體傳感器陣列的信號采集方法及系統，該方法包括：將MEMS氣體傳感器陣列中多個傳感單元同步采集的電阻值信號進行模數轉換和溫濕度補償，得到補償后的響應矩陣；進行快速傅里葉變換和動態特征提取，得到各傳感單元的頻域特征矩陣；進行傳感單元串擾系數計算和響應分量解耦，得到解耦特征向量；進行希爾伯特變換和吸附?解吸特性提取，得到氣敏特征序列；輸入自適應功率譜分析模型進行交叉敏感性識別處理，得到目標氣體響應分量；進行自回歸建模和氣體濃度定量映射，得到目標氣體濃度參數，本發明提高了目標氣體檢測和濃度定量分析的準確性。

技術研發人員：徐友華
受保護的技術使用者：精華隆智慧感知科技（深圳）股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28