自確認多功能感測器的研究

《自確認多功能感測器的研究》是依託哈爾濱工業大學，由王祁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自確認多功能感測器的研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王祁

項目摘要

線上檢測系統中的感測器若發生故障，將會影響整個系統運行。人們希望感測器具有自診斷、自恢復、自評估功能。我們提出的自確認多功能感測器可以確認自身工作狀態，它不但能同時檢測幾個參數，而且可以輸出測量值的線上不確定度，對測量值及感測器狀態進行評估；對感測器進行故障診斷，並能輸出最佳估計值代替錯誤數據，實現數據恢復。本項目研究多功能感測器的線上不確定度計算；研究利用多變數相關向量機等理論方法，充分利用多個被測參數間的相關信息，實現線上、小樣本情況下的多功能感測器的故障診斷、數據恢復；並在傳統自確認感測器對測量值評估的基礎上，利用測量數據、歷史數據及感測器模型，進一步實現對感測器健康狀態的評估和預測，從而擴展傳統的自確認感測器的功能。構建氣體檢測、水質檢測的自確認多功能感測器實驗系統，通過實驗驗證並完善自確認理論算法，使之更具有普適性。本項目對自確認理論及自確認多功能感測器的發展具有重要意義。

結題摘要

本項目研究的自確認多功能感測器是一種新型的智慧型感測器，它不但能測量多個參數，而且能對感測器自身工作狀態進行自確認。本項目研究利用先進的智慧型信息處理的理論方法實現多功能感測器的自確認：利用主元分析、稀疏非負矩陣分解進行多故障檢測；在感測器發生故障時利用小波相關向量機預測器實現數據恢復，以保證系統正常工作；利用確認的隨機模糊變數和灰色自助法的動態不確定度方法對感測器進行線上不確定度評定；利用灰色理論和多源信息融合的健康可信度計算方法對自確認多功能感測器的健康狀態進行評估和預測。本項目利用幾種敏感元件和計算機組成檢測氫氣、甲烷等氣體的自確認多功能感測器系統，並在組建的氣體檢測系統中進行大量實驗，設定衝擊故障、掉電故障、恆值輸出、偏置故障、噪聲干擾、漂移等故障，進行故障檢測、數據恢復、健康評估等實驗，完善並驗證所研究的各種算法,實現自確認功能。大量實驗證明了這些方法的可行性和正確性。智慧型化、集成化是感測器的發展方向，隨著感測技術、計算技術、信息處理技術的發展，將這些算法嵌入到微型化的多功能感測器中，製成一體化的微型自確認多功能感測器。本項研究對自確認多功能感測器的發展具有重要意義。