(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu nâng cao chất lượng đo nồng độ khí độc hại trong môi trường công nghiệp dùng mạng nơron

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Hi n nay, ch t l
tr

ng không khí trong môi tr

ng dân sinh c ng nh môi

ng công nghi p ngày càng xu ng th p. S gia t ng các ngu n khí th i

nhân t o t các ho t đ ng công nghi p và sinh ho t đư đ a vào khí quy n
hàng tr m t n khí đ c h i nh : H2S, NH3, SO2, NOx, CO, CO2, O3...

ây là

m t trong nh ng hi m h a trong cu c s ng hi n đ i khi mà l nh v c s n xu t
ngày càng phát tri n. Bên c nh vi c nâng cao ch t l
v ng và b o v môi tr

ng thì công tác giám sát, c nh báo ch t l

khí c ng r t quan tr ng. Trong môi tr
n uv
ng

i lao đ ng c ng nh môi tr
ng đo l

ng không

ng công nghi p các lo i khí đ c h i

t quá m t t l gi i h n nh t đ nh s

nâng cao ch t l

ng s n xu t có tính b n

nh h

ng tr c ti p đ n s c kh e

ng s ng c a con ng

i. Do v y, v n đ

ng, giám sát các lo i khí đ c h i đ đ a ra các gi i

pháp h n ch , lo i b chúng là nhi m v c p bách và quan tr ng trong vi c
b o v môi tr

ng và an sinh xư h i.

V v n đ này, trên th gi i và Vi t Nam đư và đang có nhi u các nhà
khoa h c quan tâm và công b nhi u k t qu nghiên c u c a mình. Tuy nhiên,
môi tr

ng công nghi p r t ph c t p v i s pha tr n c a r t nhi u lo i khí,

bên c nh đó y u t nhi t đ và đ

m c a môi tr

ng c ng d n đ n làm suy

gi m đ chính xác c a các phép đo. Vì v y v n đ nghiên c u nâng cao ch t
l

ng cho các phép đo n ng đ khí v n còn t n t i nhi u b t c p, h n ch c n

ph i ti p t c nghiên c u, hoàn thi n.
2. M c đích nghiên c u
M c đích nghiên c u c a lu n án là ng d ng ANN đ nâng cao ch t
l

ng c m bi n bán d n đo n ng đ khí H2S, NH3 và CO.

1


3.

it

ng nghiên c u vƠ ph m vi nghiên c u
it

ng nghiên c u c a lu n án là các c m bi n lo i bán d n đo n ng

đ khí đ c h i trong môi tr

ng công nghi p.

Ph m vi nghiên c u: Các lo i c m bi n bán d n có đ c tính phi tuy n
làm vi c trong đi u ki n b
đ

nh h

ng c a y u t môi tr

ng nh nhi t đ và

m v i h n h p khí đ u vào, t đó đ xu t các c u trúc c m bi n ANN đ

nâng cao đ chính xác cho phép đo.
4. Ph

ng pháp nghiên c u

4.1. Nghiên c u lý thuy t
Lu n án t p trung phân tích nh ng u, nh

c đi m các c m bi n bán d n

là ph n t quan tr ng trong h th ng đo và phát hi n n ng đ các khí đ c h i
trong môi tr

ng công nghi p đ đ xu t ph

ng pháp nâng cao ch t l

ng

phép đo.
Nghiên c u lý thuy t ANN nói chung và ANN MLP nói riêng, ng d ng
ANN đ xu t xây d ng c u trúc c m bi n có tích h p ANN đ nâng cao ch t
l

ng c m bi n bán d n.

4.2. Mô ph ng và th c nghi m ki m ch ng k t qu
Ki m ch ng các k t qu nghiên c u lý thuy t b ng mô ph ng off-line
trên ph n m m Matlab đ đánh giá nh ng k t qu đ t đ

c c a các gi i pháp

đư đ xu t.
Xây d ng mô hình th c nghi m ti n hành ki m ch ng b ng th c nghi m
trên c m bi n th c cho ng d ng lo i tr sai s c a y u t

nh h

ng.

5. ụ ngh a khoa h c vƠ th c ti n c a đ tƠi
Lu n án có ý ngh a khoa h c và th c ti n trong l nh v c đo l

ng và

ANN.
Ý ngh a khoa h c: S d ng ph

ng pháp ng d ng ANN, là công c v i

kh n ng tính toán song song, b n v i nhi u và l i c a s li u đ u vào, có kh

2


n ng th c thi d

i d ng ph n m m ho c ph n c ng đ nâng cao ch t l

ng

c a c m bi n đo n ng đ khí.
Ý ngh a th c ti n: K t qu nghiên c u c a lu n án có th s d ng đ tích
h p, c i ti n, ch t o m i các c m bi n bán d n đo n ng đ ch t khí trong môi
tr

ng công nghi p.

6. Nh ng đóng góp m i c a lu n án
Nghiên c u m t s v n đ lý lu n và mô ph ng, ki m nghi m th c t
nh m ng d ng ANN đ nâng cao ch t l

ng c m bi n bán d n đo n ng đ

khí H2S, NH3 và CO trong khí th i công nghi p c th là trong các ng d ng:


Xây d ng c u trúc c m bi n ng d ng m ng ANN đ bù sai s c a
y ut

nh h

ng, ANN có c u trúc đ n gi n có m t đ u vào là nhi t

đ , s n -ron l p n th p ch t 1
đ c tính nh h

2 n -ron đ x p x chính xác các

ng c a nhi t đ và đ

m t i k t qu đo, t đó làm c

s cho ng d ng bù, ph n bù ch dùng ph

ng pháp n i suy tuy n tính

và tính toán, đây là đóng góp m i và khác bi t v i các công trình khác
s d ng ANN có hai đ u vào là nhi t đ , đ

m và s l p n, s n -

ron l p n l n.


Xây d ng c u trúc c m bi n ng d ng m ng ANN có kh n ng lo i
tr tính ph n ng đa khí đó là có kh n ng phân bi t và
chính xác đ



cl

ng

c n ng đ khí thành ph n có trong h n h p khí đ u vào.

Xây d ng c u trúc c m bi n ng d ng m ng ANN có th đi u ch nh
đ c tính c a c m bi n.



Ngoài ra còn đóng góp xây d ng c u trúc c m bi n tích h p ba ch c
n ng nh : Bù sai s nhi t đ và đ

m, kh c ph c tính ph n ng đa

khí và đi u ch nh đ c tính c a c m bi n.

3

7. K t c u c a lu n án
M đ u: Trình bày các v n đ chung c a lu n án, tóm t t v n i dung
nghiên c u, nh ng đóng góp m i và k t c u c a lu n án.
Ch
môi tr

ng 1. T ng quan v các c m bi n bán d n đo n ng đ khí trong
ng công nghi p.

Gi i thi u v c m bi n bán d n, m t s y u t

nh h

ng đ n ch t l

phép đo, t ng quan các công trình đư nghiên c u và các ph
cao ch t l

ng pháp nâng

ng c m bi n bán d n, t đó t ng h p l i các v n đ còn t n t i c n

ti p t c nghiên c u cho gi i pháp nâng cao ch t l
trong môi tr
Ch

ng

ng đo n ng đ khí đ c h i

ng công nghi p.

ng 2.

ng d ng m ng n -ron nhân t o nâng cao ch t l

ng c m

bi n bán d n đo n ng đ khí.
ây là n i dung nghiên c u chính c a lu n án, lu n án đ xu t c u trúc
c m bi n ng d ng ANN, c th là ANN MLP đ gi m sai s

nh h

ng, lo i

tr tính ph n ng đa khí và đi u ch nh đ c tính đ nâng cao ch t l

ng cho

c m bi n bán d n đo n ng đ ch t khí.
Ch

ng 3. Mô ph ng các gi i pháp nâng cao ch t l

n ng đ khí đ xu t.

ch

ng c m bi n đo

ng này tác gi th c hi n mô ph ng trên ph n

m m Matlab/Mfile các gi i pháp đ xu t c a lu n án. S d ng c s lý thuy t
và c u trúc đư đ xu t trong ch
Ch
c ay ut

ng 2.

ng 4. Xây d ng h th ng th c nghi m ng d ng ANN bù sai s
nh h

ng c a c m bi n.

V i k t qu c a ch

ng 3 xác đ nh đ

c thông s t i u c a c u trúc

ANN đ tri n khai trên thi t b th c. S d ng n ng đ khí chu n và c m bi n
MQ136 có ng d ng ANN đ bù sai s c a các y u t

nh h

ng đo n ng đ

khí H2S nh m kh ng đ nh k t qu nghiên c u lý thuy t.
Ph n cu i cùng là k t lu n và h

ng phát tri n, danh m c các tài li u

tham kh o và các công trình đư công b c a lu n án.

4


CH

NG 1. T NG QUAN V CÁC C M BI N BÁN D N O N NG
KHệ TRONG MÔI TR
Trong ch

ng này s trình bày tiêu chu n ch t l

h i trong môi tr

các ph

nh h

ng m t s ch t khí đ c

ng không khí, đ t đó làm c s l a ch n các c m bi n đo

n ng đ khí trong môi tr
y ut

NG CÔNG NGHI P

ng công nghi p. Ti p theo là nghiên c u m t s

ng đ n c m bi n, t ng quan các công trình đư nghiên c u và

ng pháp nâng cao ch t l

ng c m bi n, t ng h p l i các v n đ còn

t n t i c n ti p t c nghiên c u cho gi i pháp nâng cao ch t l
n ng đ khí đ c h i trong môi tr

ng c m bi n đo

ng công nghi p.

1.1. T m quan tr ng c a các lo i c m bi n đo n ng đ khí đ c h i
1.1.1. nh h

ng c a các ch t khí đ c h i đ n s c kh e con ng

Nh chúng ta bi t, con ng

i không th s ng đ

thi u không khí. Tuy nhiên môi tr
r t n ng n . Ô nhi m môi tr
v i môi tr

ng không khí đang là m t v n đ b c xúc đ i

phát tri n hi n nay. Ô nhi m môi tr
i, nh h

ng s ng

ng không khí hi n nay đang b ô nhi m

ng đô th , công nghi p và các làng ngh

kho con ng

c n u môi tr

i

n

c ta trong giai đo n

ng không khí có tác đ ng x u đ n s c

ng đ n các h sinh thái và bi n đ i khí h u,... Công

nghi p hoá càng m nh, đô th hoá càng phát tri n thì ngu n khí th i gây ô
nhi m môi tr

ng không khí càng nhi u, áp l c làm bi n đ i ch t l

không khí theo chi u h

ng x u càng l n do đó yêu c u b o v môi tr

ng
ng

không khí càng quan tr ng. Trong các lo i khí đ c h i đó ph i k t i: Khí CO
(ngu n khí th i t các lò than, đ ng c ô tô, xe máy…), khí H2S và khí NH3
(ngu n khí th i trong s n xu t nông nghi p) là ba trong các lo i khí đ c h i
hàng ngày con ng

i chúng ta th

ng xuyên ti p xúc.

- Khí CO (Cacbomonoxit), là lo i khí không màu, không mùi, không v ,
t o ra do s cháy không hoàn toàn c a nguyên li u ch a Các bon (C). Khi hít

5


ph i CO s đi vào máu khi n cho c th b ng t.
đau đ u chóng m t.

n ng đ nh có th gây

nh ng n ng đ l n h n có th gây t n h i đ n h th ng

tim m ch th m chí gây t vong. Khí CO hình thành

nh ng n i đ t than

thi u ôxy, nh t khói th i c a lò g ch n i mà than cháy không tri t đ , ng
khói nhà máy nhi t đi n dùng than đá, các n i n u nh a đ

ng, khí x đ ng

c ô tô, xe máy hay b p than...
- Khí H2S (hidrosunfua), mang mùi hôi thum th m nh tr ng th i, c c
đ c và d cháy n . H2S là khí gây ng t vì chúng t

c đo t ôxy r t m nh; khi

hít ph i n n nhân có th b ng t, b viêm màng k t do H2S tác đ ng vào m t,
b các b nh v ph i vì h th ng hô h p b kích thích m nh do thi u ôxy, có th
gây th g p và ng ng th . H2S

n ng đ cao có th gây tê li t hô h p và n n

nhân b ch t ng t. Khí H2S xu t hi n do đ t cháy không hoàn toàn các nhiên
li u (than đá, d u...) ch a nhi u l u hu nh. H2S c ng b c lên t bùn ao, đ m
thi u ôxy (là nguyên nhân làm cá ch t ng t) hay trong các trang tr i nuôi gia
c m công nghi p.
- Khí NH3 (amoniac) là m t ch t khí đ c, có mùi khai, tan nhi u trong
n

c. Trong môi tr

ng t nhiên, amoniac có

đ t, do các vi khu n t o ra và

quá trình phân h y xác đ ng, th c v t, ch t th i t đ ng v t. NH3 còn xu t
phát t các ngu n khí và n

c th i trong nông nghi p, công nghi p, đ

là ch t gây đ c h i môi tr

ng.

và d ng ti p xúc.

hàm l

c tính c a ch t này tùy thu c vào n ng đ

ng th p, NH3 gây c m giác cay bu t, hàm l

cao có th khi n mù lòa, mùi có th làm con ng
này đ

c xem

id

ng

ng nghiêm tr ng. Ch t

c xem là nguyên nhân lâu dài c a b nh viêm cu ng ph i.

Xu t phát t nh ng nh h
Tài nguyên môi tr

ng x u c a m t s ch t khí đ c h i trên, B

ng đư đ a ra nh ng quy chu n n ng đ t i đa cho phép

c a m t s khí này nh trong b ng 1.1

6


B ng 1.1. N ng đ t i đa cho phép c a m t s ch t đ c h i trong không khí xung
quanh [1, 2]

TT

Thông s

Công th c hóa h c

N ng đ cho phép
(g/m3)

1

Amoniac [2]

NH3

200

2

Hydrosunfua [2]

H2S

42

3

Cacbon monoxit [1]

CO

30000

D a vào các thông s trên b ng 1.1 làm c s l a ch n các c m bi n đo
và c nh báo n ng đ khí trong môi tr

ng công nghi p.

1.1.2. Ải i thi u chung v c m bi n đo n ng đ khí
Trên hình 1.1 trình bày s đ nguyên lý m t h th ng đo và giám sát khí
trong môi tr

ng công nghi p. Các n ng đ khí c n đo và c nh báo đ

nh n b ng các c m bi n t

cc m

ng ng, x lý tín hi u đo r i qua các b chuy n

đ i, truy n thông đ l u tr , hi n th , c nh báo. Trong h th ng này m t trong
nh ng khâu r t quan tr ng quy t đ nh đ n ch t l

ng c a h th ng đó là các

c m bi n đo n ng đ khí b i nó là khâu đ u tiên trong toàn b h th ng, ti p
xúc tr c ti p v i môi tr
Khí H2S
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
Khí CO

C m bi n

ng đo.

X lí tín hi u

Chuy n đ i

Truy n thông tin
qua m ng
Ethernet công
nghi p

C m bi n

X lí tín hi u

-Hi n th
-L u tr
-In k t qu

Chuy n đ i

Hình 1.1. S đ h th ng giám sát n ng đ ch t khí trong môi tr

7

ng công nghi p

o n ng đ các lo i khí ng

i ta th

ng dùng các lo i c m bi n khác

nhau [8, 23]. Các c m bi n đo n ng đ khí truy n th ng có đ chính xác cao
đó là s c ký khí, thi t b phân tích ph linh đ ng ion, thi t b phân tích ph
kh i l

ng và thi t b phân tích ph h p th h ng ngo i... Tuy nhiên, các thi t

b đo này có h n ch nh : kích th

c l n, c u t o ph c t p, giá thành cao, quá

trình v n hành s d ng thi t b khó kh n và th i gian phân tích dài. Vì lý do
đó, các thi t b này đ u đ

c l p đ t c đ nh và không thích h p cho vi c th c

hi n phân tích nhanh và tr c ti p t i hi n tr

ng.

đáp ng đ

c v i yêu

c u th c t , các c m bi n khí hóa h c trên c s v t li u d ng r n (solid-state
chemical gas sensor), c m bi n bán d n, c m bi n nhi t xúc tác, c m bi n
đi n hóa, c m bi n d a trên hi u ng tr
v.v. đ

ng c a m t s linh ki n bán d n,

c nghiên c u và ng d ng nhi u trong th c t .

C m bi n nhi t xúc tác phù h p cho phát hi n khí cháy n trong vùng
n ng đ cao. Trong khi đó c m bi n bán d n phù h p cho phát hi n khí oxy
hóa/kh trong vùng n ng đ th p, đ

c s d ng nhi u trong các h th ng đo

và phát hi n khí đ c h i trong môi tr

ng công nghi p. Do v y mà c m bi n

bán d n đ

c ng d ng r ng rãi trong công nghi p.

Nguyên lý làm vi c c a các c m bi n bán d n là d a trên s thay đ i đ
d n đi n c a màng bán d n khi h p th ch t khí trên b m t
150oC ÷ 500oC. Có hai lo i c m bi n bán d n đ
đ

nhi t đ t

c s d ng thông d ng nh t

c làm t ô xít kim lo i:
Lo i màng dày làm t ô-xít thi c (SnO2): lo i này không có tính ch n l c

và th

ng đ

c dùng đ phát hi n s thay đ i l n l

Lo i c m bi n màng m ng đ

ng khí đ c và khí cháy;

c làm t VO3 (tri-ôxít vonfam): đ

c

dùng ch y u đ phát hi n khí hydro sunfua.
 Lo i màng dày (SnO2) [8, 23]
Lo i c m bi n màng dày trên hình 1.2 th
nung k t ô-xít thi c lên m t đi n c c b ng g m.

8

ng đ

c c u t o b ng cách

i n c c này có th là m t


m t ph ng v i s i nung

m t m t còn l i, ho c

d ng ng v i s i nung

xuyên qua ng.
Cu n dây

L p thi c

Cu n dây

L p thi c

Hình 1.2. C m bi n bán d n màng d y thi c ô-xít (SnO2)

C ch phát hi n khí c n đo lo i này r t ph c t p, đ c bi t là v i khí đ c.
Nó là s k t h p các ph n ng trên b m t bao g m c s h p th khí c n đo.
Khi c m bi n không đ

c c p ngu n, khí c n đo bám vào b m t d dàng h n

và h u qu là c m bi n ph i m t r t nhi u gi đ
ngay c khi c m bi n không đ

n đ nh l i, đi u này x y ra

c c p ngu n hay nhi t đ làm vi c th p trong

th i gian r t ng n. Khi c m bi n phát hi n có khí, đi n tr c a l p ô-xít thi c
gi m xu ng t l v i n ng đ khí. T l thay đ i c a đi n tr không tuy n tính
v i n ng đ khí, do đó nó c n ph i đ
b nh h

ng b i đ

c tuy n tính hoá. C m bi n lo i này d

m và ô-xy. V i m t l

ng nh đ

m ho c ô-xy c ng có

th gây m t n đ nh cho c m bi n, th m chí không làm vi c cho đ n khi các
đi u ki n làm vi c bình th

ng đ

c ph c h i tr l i.

 Lo i màng m ng (VO3) [8, 23]
C m bi n màng m ng đ

c c u t o b ng m t v t li u n n không d n

đi n g n v i hai ho c nhi u đi n c c d n đi n. V t li u ô-xít kim lo i đ

9

c


g n vào gi a các đi n c c. Các b ph n này đ

c nung nóng

nhi t đ làm

vi c thích h p.
B m t l p ô-xít kim lo i bình th
tr

ng s h p th ô-xy và t o ra m t

ng đi n t đ y các electron ra kh i b m t. Khi có khí c n đo, khí này s

đ y ô-xy (b ng cách chi m ch ho c ph n ng), t đó gi i phóng các electron
đ d n đi n, nó thay đ i đ d n đi n c a ch t bán d n.

d n đi n c a ch t

bán d n chính là ngu n tín hi u.
Do đ
luôn đ
l

c ng d ng r ng rãi trong công nghi p nên c m bi n bán d n

c nghiên c u và phát tri n nhi u các gi i pháp đ nâng cao ch t

ng và hoàn thi n.

1.2. T ng quan v m t s gi i pháp nơng cao ch t l

ng c m bi n đo

n ng đ khí
1.2.1. Các u, nh

c đi m c a c m bi n bán d n đo n ng đ khí

C m bi n bán d n có nhi u u đi m [4, 8] nh :

nh y cao, th i gian

h i đáp nh , m ch đi u khi n đ n gi n, d v n hành, ph n ng đ

c v i

nhi u lo i khí đ c, h i. Tuy nhiên các c m bi n bán d n c ng có nhi u nh

c

đi m, c th nh sau:
C m bi n làm vi c trong m t môi tr

c a môi tr

ng đo. Khi nhi t đ và đ

ng c th , nó luôn ch u nh h
m c a môi tr

ng

ng đo khác đi u ki n

tiêu chu n (ToC=20oC, RH%=65%) thì các k t qu đo thay đ i rõ r t, gây ra
sai s cho k t qu đo nh trên hình 1.3.

Hình 1.3.

c tính s ph thu c c a c m bi n MQ136 vào nhi t đ và đ

10

m [45]


Trên hình 1.3 bi u di n đ c tính s
MQ136 vào nhi t đ và đ

ph thu c đ u ra c a c m bi n

m. Giá tr t s đi n tr Rs và đi n tr Ro (Rs/Ro)

c a c m bi n b thay đ i khá rõ r t khi nhi t đ thay đ i t -10÷50oC so v i
đi m 20oC, t

ng ng v i hai đ

ng đ c tính th hi n s bi n thiên đ

33% và 85%. Vì v y vi c bù sai s c a y u t

nh h

m

ng này là m t nhi m v

thi t y u.
M t đ c đi m n a là h u h t các lo i c m bi n có kh n ng ph n ng v i
nhi u lo i khí.
y ut

nh h

áp ng đ u ra c a c m bi n là đáp ng x p ch ng t nhi u
ng. Trên hình 1.4a, trong đó tr c hoành là n ng đ (ppm) c a

các khí thành ph n, tr c tung là t s Rs/Ro c a c m bi n, nh v y MQ7 ph n
ng v i 3 lo i khí CO, H2, CH4 và trên hình 1.4b MQ136 ph n ng v i khí
CO, H2S, NH4,…, do v y v i m t giá tr đ u ra chúng ta khó có th

cl

ng

chính xác n ng đ c a t ng thành ph n khí trong h n h p. Do đó ng d ng
phát hi n và

cl

ng n ng đ c a m t thành ph n khí s ph c t p và khó

kh n khi có h n h p khí trong môi tr

ng đo.

a)

b)

Hình 1.4. Ph n ng đa khí c a c m bi n: a) MQ7 [46] và b) MQ136 [45]

Ngoài ra, ch c n ng c a c m bi n là ánh x m i quan h gi a đ i l
v t lý c n đo v i m t đ i l

ng đi n

ng

đ u ra c a b n thân c m bi n. Ánh x

11

này đ

c th hi n b ng đ c tính đáp ng. M i m t c m bi n đ u đ

c ch t o

t th c th v t lý, b ng nh ng v t li u c th , theo nh ng công ngh c th .
Do v y, m c dù đ

c ch t o theo nh ng nguyên lý gi ng nhau, trong nh ng

đi u ki n gi ng nhau, các chuy n đ i v n không đ ng nh t v tính ch t. Theo
th i gian, v t li u bi n đ i d n v ch t, sinh ra quá trình lão hoá khi n s sai
khác nêu trên càng t ng h n và ngày càng rõ r t, gây ra s thay đ i c a các
đ c tính. H n th n a, đa s đ c tính c a c m bi n là phi tuy n, do v y nhu
c u đi u ch nh đ c tính đ u ra đ thu n ti n h n cho m ch đo th c p là r t
c n thi t.
Qua phân tích nh ng đ c đi m chung, u khuy t đi m c a các lo i c m
bi n bán d n đo n ng đ khí th i công nghi p trên, ta th y đ s d ng t t các
lo i c m bi n này thì gi i pháp nâng cao ch t l
tr ng. T đó lu n án xác đ nh đ i t

ng c m bi n là vô cùng quan

ng nghiên c u là các lo i c m bi n bán

d n và t p trung nghiên c u m t s gi i pháp nâng cao ch t l
s c a các y u t

nh h

ng nh : Bù sai

ng, kh c ph c tính ph n ng đa khí và đi u ch nh

đ c tính cho c m bi n.
1.2.2. T ng quan các gi i pháp nâng cao ch t l
1. Các ph

ng pháp bù sai s nhi t đ và đ

Theo [17], các c m bi n khí có đ
ng nh nhi t đ , đ

m c a môi tr

ng đo

n đ nh không cao, tu i th th

th p, trong quá trình làm vi c ch u nh h
tr

ng
ng

ng l n c a các đi u ki n môi

m và k c áp su t khí quy n. [4] ch ra r ng, m t

trong nh ng sai s khó lo i tr nh t trong các c m bi n là sai s gây ra b i
các y u t

nh h

ư có nhi u ph

ng c a môi tr

ng (hay các y u t không mang thông tin).

ng pháp đ gi i quy t ng d ng này. Trong [34] chia các

gi i pháp này thành 04 nhóm chính đó là:
 Hi u ch nh đ nh k , th
 Các ph

ng xuyên;

ng pháp l c;

12


 Các ph

ng pháp thích nghi

 Các mô hình thông minh.
Tuy nhiên theo dòng l ch s phát tri n c a các c m bi n thì ph
bù sai s này đ
ph

c chia thành 2 nhóm: Ph

ng pháp

ng pháp x lý truy n th ng và

ng pháp hi n đ i.
 Ph

ng pháp x lý truy n th ng: Nhóm ph

ng pháp này đ

c

phát tri n cùng v i thành t u trong l nh v c công ngh v t li u bán d n, công
ngh vi đi n t đ th c hi n ch c n ng bù sai s gây ra b i y u t

nh h

ng:

Công trình [22] nghiên c u nguyên lý làm vi c c a các c m bi n d ng
MOX d a trên s h p th hóa h c và s gi i phóng các khí trên b m t c a
c m bi n.

c tính đ u ra c a c m bi n là đi n tr Rs ph thu c vào n ng đ

c a ch t khí c n đo thì quan h đó là:
Rs  AC
. 

(1.1)

v i A là h ng s c a c m bi n, C là n ng đ c a thành ph n khí,  là h
s suy gi m đi n tr c a c m bi n do nhi t đ môi tr
đ môi tr

ng đư nh h

ng m nh đ n đ c tính nh y c m do thay đ i t l

ph n ng hóa h c. Ngoài ra, đ
c m bi n.

ng xung quanh vì nhi t

m làm gi m giá tr t ng tr t

ng đ

ng c a

áp ng c a c m bi n d ng MOX ph thu c m nh vào các thông

s nhi t đ và đ

m do h i n

c h p th trên b m t c a c m bi n. Do v y

trong m ch s d ng m t đi n tr bù nhi t có m c đ bi n thiên ph thu c vào
nhi t đ c ng t
m ch đo s

ng đ

ng v i nhi t đ c m bi n, khi đó đi n áp đ u ra c a

n đ nh h n theo nhi t đ .

Trong [24] đư nghiên c u các ph
pháp l c chính: đó là nhóm các ph
ph

ng pháp l c. Có hai nhóm ph

ng pháp x lý đ

ng pháp x lý theo t n s . Nhóm các ph

ng

ng c b n và nhóm các

ng pháp x lý theo đ

ng c

b n s d ng tín hi u đo t i th i đi m ban đ u y(0) (ho c t i th i đi m ch a có

13


thành ph n khí c n đo xu t hi n) đ hi u ch nh l i đ u ra c a c m bi n y(t ) .
Nhóm này có 3 ph

ng pháp hi u ch nh nh sau:

1. Hi u ch nh vi sai:
ynew  y  t   y  0

(1.2)

2. Hi u ch nh t l :
ynew 

3. Hi u ch nh t

[28, 43]. Ph

(1.3)

y  0

ng đ i:
ynew 

Các ph

y t 

y t   y  0

(1.4)

y  0

ng pháp l c theo t n s , l c wavelet đ
ng pháp l c wavelet đ

c trình bày trong trong

c đánh giá cao h n các ph

ng pháp

l c t nh (các b l c thông th p, thông cao hay ch n d i,...) do phân tích
wavelet không nh ng cho phép ch n các t n s c n l c, mà còn cho phép
ch n c a s th i gian c n l c.

i u này phù h p v i tr ng thái làm vi c theo

xung c a các c m bi n khi có lu ng khí th i qua b m t.
Bên c nh vi c s d ng các ph n t bù nhi t, đ i v i các m ch đo có s

d ng vi x lý, [20] đư s d ng các hàm hi u ch nh (1.5):
 Rs 
R 
  s a  b T 
 
 R0 corr  R0 

(1.5)

 Rs 
R 
  s   a  b  T  c  RH 
 
 R0 corr  R0 

T giá tr đi n tr t l Rs / R0 , n ng đ khí ppm đ

cx px t đ

ng

cong theo hàm trên theo quan h tuy n tính (1.6):
R 
ppm     .  s 
 R0 corr

14

(1.6)

Trong [31], tác gi đư kh o sát vi c s d ng 4 hàm tuy n tính và phi
tuy n c a c m bi n cùng nhi t đ đ hi u ch nh l i ch s c a đ c tính. Các
hàm đ

c s d ng trong đó là:

1. y  b0  b1x1  b2 x2  b3 x3 ;
2. y  y  b0  b1x1  b2 x2  b3 x3  b12 x1x2  b13x1x3  b23x2 x3 ;

(1.7)

3. y  b0  b1x1  b2 x2  b3 x3  b11x12  b22 x22  b33 x32 ;
4. y  b0  b1x1  b2 x2  b3 x3  b11x12  b22 x22  b33 x32  b12 x1x2  b13 x1x3  b23 x2 x3 ;
v i x1  đi n áp trên c m bi n, x2  đi n tr c a t i, x3  nhi t đ . K t qu
thu đ

c v i khí CO, thì ph

ng pháp s 4 có k t qu t t nh t cho c 4 c m

bi n TGS-822 (sai s 14,26%), TGS-2600 (8%), TGS3870 (1,68%), TGS4160 (7,01%). V i các khí hydro và metan, ph

ng pháp s 4 c ng đ t k t

qu t t nh t.
Trong công trình [50] s d ng hàm phi tuy n đ bù sai s c a hai y u t
nh h

ng nhi t đ và đ

m nh (1.8):

log  ppm  1   2 .log  Rs   3 .T   4 .RH  5 .T 2  6 .RH 2  7 .log 2  Rs  

8 .T.log  Rs   9 .T.RH  10 .RH .log  Rs   11.T.RH .log  Rs 

trong đó: Rs  đi n tr c a c m bi n, T  nhi t đ môi tr
m môi tr

(1.8)

ng, RH  đ

ng.

 Ph

ng pháp hi n đ i: m t h

ng có nhi u tính ch t m i là

nghiên c u ng d ng tính toán n -ron, b i ANN các phép tính toán, x lý
đ

c tri n khai song song g n nh tuy t đ i.
M ng n -ron đư đ

l

c nhi u tác gi đ xu t trong các công trình v

c

ng, nh n d ng, d báo,... S d ng trong x lý tín hi u t các c m bi n nói

chung và c m bi n đo khí nói riêng, có th k t i các công trình [18] dùng
m ng SOM đ kh c ph c hi n t
ART v i m c đích t

ng trôi d t đ

ng t .

15

ng c s , [38] dùng m ng


Trong [33], m t m ng n -ron MLP 3 đ u vào đư đ
nhi t đ và đ

c dùng đ bù sai s

m cho hai c m bi n TGS813 và TGS2611. Sai s đ t đ

dao đ ng trong kho ng t 3,7% đ n 5,9% t

c

ng ng cho hai c m bi n đư l a

ch n.
c tính chuy n đ i đ pH thành tín hi u đi n th c a đi n c c b
h

ng b i nhi t đ .

nh

bù sai s này [9] dùng m ng ANN có c u trúc 2-25-1,

nh ng không xét t i y u t

nh h

ng c a đ

Các h s hi u ch nh còn đ

m.

c tìm ki m b ng các thu t toán t i u hóa,

các thu t toán ti n hóa [16].
d ng thi t b , m ch tích h p, hãng Maxim Integrated [24] đ xu t s
d ng mô hình thêm 2 m ch DAC ho c 4 m ch DAC vào c u trúc ph n c ng.
2. Lo i tr tính ph n ng đa khí
V n đ th hai v nâng cao ch t l
c a các c m bi n, các ph

ng là lo i tr tính ph n ng đa khí

ng pháp dùng màng l c khí th

đi kèm v i c m bi n, hay dùng ph

ng đ

c ch t o

ng pháp ph n m m nh phân tích PCA,

ICA, logic m và các ANN c th nh sau:
Trong [41], h dùng 6 c m bi n, g m 3 c m bi n TGS2602, TGS2620,
TGS2201 kép c a Taguchi, 1 c m bi n oxi O2A2, 1 c m bi n đa khí GSBT11
c a Ogam Technology và c m bi n SHT2230 c a Sensirion in Switzerland,
đ phát hi n l n l

t t ng thành ph n khí CO, C 6H6, C7H8, NH3 và NO2. Các

tác gi s d ng 3 m ng MLP ho t đ ng song song v i cùng c u trúc 6 đ u
vào ( ng v i 6 c m bi n), 10 n -ron n và 1 đ u ra ( ng v i n ng đ khí đang
xét). K t qu đ t đ

c có đ t

ng quan cao 98,87 – 99% so v i giá tr g c.

Tuy nhiên các tác gi ch th nghi m cho t ng khí đ u vào mà không ph i th

nghi m tr

ng h p cho h n h p nhi u thành ph n khí cùng m t lúc.

Trong [39] đ

kh c ph c tính đa khí cho các c m bi n c a City

Technology, m t h 5 c m bi n đư đ

c s d ng song song đ t o tín hi u đo

16


đ u vào, dùng m ng n -ron truy n th ng (Feed-forward Neural Network).
Tuy nhiên các tác gi ch a đ a ra c u trúc c a m ng s d ng c ng nh sai s
đ tđ

c.
Trong [21] s d ng ma tr n 8 c m bi n và m ng n -ron đ nh n d ng s

xu t hi n c a thành ph n khí O3, LPG/LNG, NOx, alcohol, smoke, VOC,
CO, and NH3 trong h n h p. Gi i pháp ch phát hi n có hay không có thành
ph n khí mà không có

cl

ng n ng đ .

Trong [19] th nghi m dùng 5 c m bi n (TGS 822, TGS 813, TGS 2600
c a Figaro, MQ6 và MQ7 c a Hanwei đ phân lo i 3 khí Metan, CO và LPG
cùng v i các đi u ki n nhi t đ môi tr
đ i. Các thông s c a h n h p khí đ

ng thay đ i và đi n tr c u đo thay
c

cl

ng b ng mô hình hàm m và

mô hình ANN đ so sánh. K t qu cho th y trong đa s các tr

ng h p, c m

bi n TGS822 có đ nh y cao nh t (tr tr

nhi t đ th p

ng h p khí metan

thì các c m bi n TGS813, MQ-7, TGS2600 có đ nh y cao h n).

đây, tác

gi không dùng ma tr n c m bi n mà dùng đ c l p t ng cái đ so sánh đ
nh y và đ chính xác c a các c m bi n.
Trong [14], m ng n -ron MLP đ
không

cl

c s d ng đ làm kh i nh n d ng mà

ng thành ph n khí trong h n h p có th ch a t 1 đ n 3 thành

ph n H2, CH4, C4H10.

đây m ng c m bi n g m 3 c m bi n TGS-813, TGS-

842 và TGS-2610, còn m ng MLP có c u trúc 3-11-3, đ

c hu n luy n trên

c s k t qu đo c a 320 h n h p v i các thành ph n n ng đ khí khác nhau,
dao đ ng trong kho ng t 500 đ n 1000ppm. Mô hình s d ng thêm c m bi n
nhi t đ và đ

m đ bù ch s c a c m bi n tr

c khi đ a vào kh i nh n

d ng, tuy nhiên v n th y c u trúc ANN có 3 đ u vào. K t qu th nghi m cho
th y có th phát hi n chính xác đ

c 98,7% các tr

17

ng h p.


Trong [13] s

d ng ma tr n 3 c m bi n TGS8xx (đó là TGS813,

TGS821 và TGS823) c a Figaro cho ng d ng nh n d ng các thành ph n khí.
Các c m bi n đ

c xây d ng các mô hình bù sai s do nhi t đ và đ

mm t

cách đ c l p. Tuy nhiên các tác gi s d ng các c u trúc khá l n đ bù sai s ,
ví d nh m ng 2 l p n v i 3 đ u vào (ch s c a c m bi n, nhi t đ , đ
9 n -ron n l p 1, 8 n -ron n l p 2 và 1 n -ron đ u ra đ

m),

c s d ng cho c m

bi n TGS822.
Trong [37] trình bày v kh n ng ng d ng ANN trong phân lo i các
h n h p khí t ng h p t 3 khí ethanol, methanol và heptane (phân lo i các
h n h p ch a t 1 đ n 2 thành ph n, t ng c ng có 6 tr
đ

ng h p). M ng MLP

c s d ng có 33 đ u vào (g m 17 giá tr đo liên ti p t 1 c m bi n và 16

hi u s gi a hai giá tr đo liên ti p), t 5 đ n 10 n -ron n và 6 n -ron đ u ra.
V i 1900 m u s li u, m ng có th nh n d ng chính xác 1814 m u, đ t 96%.
đây ch dùng 1 c m bi n nh ng đo
quá đ đ xác đ nh đ
đ

17 th i đi m liên ti p (trong quá trình

ng cong bi n thiên c a đi n áp đ u ra, t đó suy ra

c các thành ph n khí trong h n h p đo).
Trong [35] s d ng ma tr n 9 c m bi n đ xác đ nh các thành ph n 3 khí

cháy n methane, propane, and butane. M ng có 9 đ u vào ( ng v i s đo t
9 c m bi n), 8 n -ron n và 9 đ u ra ( ng v i 9 tr
nhau c a 3 lo i khí) đ
luy n đ t đ

ng h p n ng đ khác

c s d ng đ tính toán và mô ph ng. K t qu hu n

c đ chính xác v nh n d ng 100%.

M t công c khác là các h suy lu n lô-gic m đư đ

c đ xu t s d ng.

Các tác gi trong [29] đư áp d ng lý thuy t này đ phân lo i nh ng không
l

c

ng m t trong ba thành ph n khí là CO, SO2 và NH3 trên c s h th ng đo

g m 3 c m bi n MQ131, MQ136 c a Hanwei và TGS2602 c a Figaro. Các
tác gi đư ch ng t r ng m t h suy lu n đ n gi n g m 4 lu t suy lu n là đ

18


kh n ng phân bi t chính xác vi c xu t hi n m t trong ba thành ph n khí đư
nêu.
Khi xây d ng ng d ng phân lo i các thành ph n khí, m ng MLP đ
[31] s d ng đ phân bi t nh ng không

cl

c

ng n ng đ hai khí là butan

(C4H10) và propan (C3H8). Tín hi u đ u vào m ng v n là 3 tín hi u g m: x1 
đi n áp trên c m bi n, x2  đi n tr c a t i và x3  nhi t đ . Các k t qu tính
toán cho th y

c m bi n TGS-822, m ng MLP v i c u trúc g m 2 đ u vào, 5

n -ron n và 1 đ u ra đ t đ
0,16%. Tác gi c ng b

c sai s 0,66% và c m bi n TGS-2600 sai s

c đ u áp d ng m ng lô-gic m Mamdani đ xây

d ng hàm suy lu n. Tuy nhiên do s d ng 5 phân đo n cho m i bi n đ u vào
nên t ng c ng h th ng có 5x5x5=125 lu t, do v y d n t i hi n t

ng h c quá

kh p khi n cho sai s ki m tra l n.
Ngoài ra, trong [36] đư ch ra r ng m ng n -ron còn đ
cl

ng nhanh giá tr đo h i t c a c m bi n trong tr

đ đáp ng c a h th ng đo. M ng đ

c s d ng đ

ng h p c n t ng t c

c s d ng có 2 đ u vào là 2 giá tr liên

ti p c a đi n áp đ u ra c a c m bi n u(n-1) và u(n) (l y m u v i chu k 20s),
4 n -ron n và 1 n -ron đ u ra. Sai s trung bình thu đ

c nh h n 5%. Tuy

nhiên tác gi đư không xét đ n quá trình quá đ đó là tr

ng h p khi ch s đo

ch a n đ nh do các c m bi n khí có t c đ ph n ng ch m, n ng đ đ u vào
thay đ i thì ph i m t th i gian sau ch s c a c m bi n m i n đ nh, có nh ng
tr

ng h p ph i 5 phút m i n đ nh.
Trong [15], m ng n -ron lai g m m t m ng Kohonen ghép n i v i m t

m ng MLP

đ u ra đư đ

c s d ng đ x lý tín hi u t m t ma tr n 5 c m

bi n g m 3 c m bi n d ng MOX c a Figaro là TGS-815, TGS-822, TGS-842
và 2 c m bi n d ng đi n hóa c a Nemoto (là NAP-11A và NAP-11AE). Các
m u h n h p khí đ

c đo

đi u ki n tiêu chu n To=23oC, đ

19

m RH  70%

và có th

ch a t

1 đ n 4 thành ph n khí là CO, CH4, methanol và

propan/butan v i n ng đ t 50 đ n 1000(ppm). Sai s

cl

ng trung bình

đ t 14,3(ppm).
Ngoài gi i pháp ng d ng ANN, trong [40] đ xu t s d ng phân tích
PCA đ x lý tín hi u t m t ma tr n c m bi n, do xu t phát t quan đi m khi
có nhi u c m bi n đo cùng m t h n h p khí thì khi có m t thành ph n khí
bi n thiên s t o ra các bi n thiên đ ng b t

ng ng trong các c m bi n.

Trong [12], phân tích PCA dùng 6 c m bi n và m t c m bi n đ

m đ phát

hi n 5 thành ph n khí NH3, H2S, CO, NO và C2H2. Các tín hi u t c m bi n
đ

c phân tích b ng ph

ng pháp khai tri n theo các thành ph n chính

(PCA), t l n ng l

ng ch a trong các PCA là 85% đư ch n so v i t ng c ng

t t c các PCA. T

ng t nh v y, trong [32] các tác gi s d ng phân tích

theo các thành ph n đ c l p ICA đ tách các nh h

ng c a các thành ph n

khí t i h c m bi n.
3. i u ch nh đ c tính c a các c m bi n
đi u ch nh đ c tính đ u ra c a c m bi n, thông th


ng:

c tiên x p x l i đ c tính c m bi n khi có h u h n đi m làm vi c

Tr

d a trên đ c tính lý t

ng ho c l y m u t th c nghi m (qua ngu n khí

chu n ho c thi t b đo có đ chính xác cao).



Sau đó tuy n tính hóa đ c tính c a c m bi n:
Tuy n tính hóa đ c tính c a c m bi n có nh ng ph

ng pháp sau:

- Tuy n tính hóa t ng đo n [4]: trong đó, t m t s đi m m u chu n
đ

c xác đ nh tr

đi m m u đ

c, đ c tính c a c m bi n đ

hình 1.5. Nh ng giá tr này đ

giá tr nào thì b nh s truy xu t đ

c giá tr t

c coi là đ

ng g p khúc n i các

c l u trong b nh , khi x lý t i
ng ng đó. Ph n m m đ th c

hi n công vi c này r t linh ho t đ th c hi n ch c n ng tuy n tính hóa. Tuy

nhiên khi yêu c u đ chính xác càng cao, đ r i r c càng nh , thì s l

20

ng m u


ph i càng l n mà đi u đó không ph i lúc nào c ng đáp
nh ng v y nh

c đi m c a ph

tín hi u và sai s c a ph

ng đ

c. Không

ng pháp này còn là v n đ th i gian đ x lý

ng pháp là t

ng đ i l n.

Hình 1.5. Tuy n tính hóa t ng đo n d a trên m t s đi m m u

- Ph

ng pháp tuy n tính hóa đ c tính trên toàn d i đo c a c m bi n [9]:
ynew  a  b. y

(1.10)

u ra c a c m bi n là ynew(x), tuy n tính h n y(x). ây là ph
ánh x đo n đ c tính có d ng đ

ng pháp

ng cong y(x) sang đo n đ c tính d ng th ng

ynew(x) đ có đ c tính m i là m t đ

ng tuy n tính thu n ti n cho thi t b đo

th c p.
Các ph

ng pháp x p x và tuy n tính hóa đ

t vi c dùng các ph
Trong s các ph
ron đ

c nghiên c u và ng d ng

ng pháp truy n th ng đ n các ph

ng pháp hi n đ i.

ng pháp hi n đ i đ đi u ch nh đ c tính, các m ng n -

c đ xu t s d ng do kh n ng x p x r t t t các hàm phi tuy n [9].

minh h a vi c dùng ANN tuy n tính hóa đ c tính phi tuy n, tác gi đư đ a ra
m t d ng đ c tính đ
sang d ng đ

ng cong b c hai, sau đó dùng ANN đ tuy n tính hóa

ng th ng. Trong [42], mô hình RF đư đ

ch nh đ c tính c a c m bi n.

21

c s d ng đ đi u


1.3. Tình hình nghiên c u nơng cao ch t l

ng c m bi n bán d n đo n ng

đ khí
1.3.1. Tình hình nghiên c u ngoài n

c

Các công trình nghiên c u ngoài n
n ng đ khí đ

c v v n đ nâng cao ch t l

c nhi u tác gi quan tâm, gi i quy t theo hai h

ng đo

ng chính:

- Gi i pháp truy n th ng, đó là ng d ng k thu t vi x lý [23, 25…].

Tuy nhiên gi i pháp s d ng m ch ph n c ng th
nhà s n xu t n
ng đ

ng thích h p h n cho các

c ngoài vì trình đ công ngh ch t o trong n

c ch a đáp

c yêu c u đ chính xác quá cao.

- Gi i pháp bù b ng ph n m m là xây d ng các hàm đi u ch nh đ
trình bày

c

[20, 31, 50…].

Nhìn chung, đa s các ph

ng pháp tính toán, x lý ho c có yêu c u tính

toán khá l n, ho c yêu c u v thi t b ho c m ch tích h p cao.
Các ph

ng pháp đ n gi n h n nh

các thu t toán tuy n tính hóa,

LUT,... ph i ch p nh n sai s l n h n. M t khác các ph
đ tđ

ng pháp này ch a

c tính t h p và c đ ng cao trong c u trúc c a h th ng đo.
tránh nh ng nh

c đi m c a các ph

ng pháp truy n th ng, gi i

pháp ng d ng các công c hi n đ i nh lý thuy t m , lý thuy t ANN đ

c

nghiên c u và tri n khai. K t qu c a hàng lo t các công trình đư ch ng minh
cho tính kh thi đó [14, 15, 18, 38..]. Tuy nhiên ng d ng ANN có c u trúc
m ng ph c t p (MLP 3 đ u vào) [33], s n -ron l p n cho ng d ng bù sai
s c ay ut

nh h

ng quá l n (11 n -ron n [14], 25 n -ron n [9]), k t

qu sai s l n 14,3ppm [15]. V i m t h n h p nhi u khí m ng MLP ch nh n
d ng mà không đ a ra k t qu
ph n. Khi

cl

ng đ

cl

ng chính xác n ng đ c a các khí thành

c n ng đ khí thì l i dùng các lo i m ng khác có c u

trúc ph c t p, ho c ph i k t h p hai lo i m ng [15].

22


1.3.2. Tình hình nghiên c u trong n

c

Công trình [9] đư ng d ng ANN MLP đ thông minh hóa c m bi n đo
l

ng, c th là xây d ng m t thu t toán thi t k ANN ng d ng cho c m

bi n đo l

ng đ t đ

c các thông s c u trúc t i u cho c u trúc ANN. Tác

gi c a [9] đư nghiên c u m t s
tính c a c m bi n có d ng đ

ng cong sang d ng đ

d ng ANN bù sai s do y u t
h

ng c a đ

ng d ng c th đó là tuy n tính hóa đ c
nh h

ng th ng, đ ng th i ng

ng c a nhi t đ mà ch a xét t i nh

m. C u trúc ANN ph c t p: 2 đ u vào cho ng d ng bù sai s

c a c m bi n đo đ pH gây b i y u t

nh h

ng là nhi t đ dung d ch, 25

n -ron l p n. Ngoài ra, ng d ng tuy n tính hóa và bù sai s đ

c gi i quy t

đ c l p, riêng r ch a tích h p trên cùng m t lo i c m bi n và k t qu ch
d ng l i
1.4.

ng d ng mô ph ng, ch a có th c nghi m.

nh h

ng nghiên c u c a lu n án

Qua t ng k t các công trình nghiên c u trong và ngoài n
gi i pháp đ nâng cao ch t l

c áp d ng các

ng cho c m bi n bán d n đo n ng đ khí nh n

th y: Các gi i pháp đư nghiên c u đ u có nh ng u, nh

c đi m nh t đ nh.

Gi i pháp truy n th ng thì đ n gi n nh ng tính hi u qu l i không cao. Gi i

pháp hi n đ i thì dùng các lo i m ng ph c t p nh : SOM, ART, m ng lai,
m ng MLP có c u trúc ph c t p, s đ u vào nhi u, s l p n và s n -ron l p
n l n, đi u này s
nghiên c u tr

nh h

ng l n đ n t c đ x lý. H n n a các công trình

c, các ch c n ng nâng cao ch t l

ng cho m t phép đo còn

đ c l p, m t ch c n ng cho m t c m bi n riêng r , ch a tích h p đ
ch c n ng trên cùng m t c m bi n, ch a gi i quy t đ
s c ay ut

nh h

c ng d ng v a bù sai

ng v a lo i tr tính ph n ng đa khí và v a đi u ch nh

đ c tính đ u ra cho c m bi n. Ngoài ra hi n th c hóa ANN đư đ
c u và ng d ng nhi u
th

c nhi u

các n

ng ph m đư có và đ

c nghiên

c có công ngh tiên ti n, nh ng chip n -ron

c gi i thi u trong [26, 27]. V n đ đ t ra c n

23


nghiên c u là hi n th c hóa ANN trong đi u ki n Vi t Nam, n i đ a hóa vi c
thi t k các c m bi n có áp d ng các gi i pháp nâng cao ch t l
ANN cho c m bi n đo n ng đ khí trong môi tr

ng dùng

ng công nghi p.

ây là

nhi m v có tính c p thi t và có tính kh thi cao trong tình hình công nghi p
đ tn

c đang phát tri n, môi tr

c nh nghiên c u đó, v n đ đ

ng đang b ô nhi m và hu ho i. T khía

c đ t ra là ng d ng ANN có c u trúc đ n

gi n:
nh h

ng c a môi tr

ng là nhi t đ và đ



Bù sai s y u t



Kh c ph c tính ph n ng đa khí c a c m bi n: đó là v a phát hi n và
cl

ng đ

m;

c chính xác n ng đ khí thành ph n trong h n h p khí

đ u vào;
i u ch nh đ c tính c a c m bi n, c th : X p x l i đ c tính c a c m



bi n khi xác đ nh đ

c h u h n các đi m làm vi c sau đó tuy n tính

hóa;
Xây d ng c u trúc tích h p ba ch c n ng: Bù sai s nhi t đ , đ



m,

kh c ph c tính ph n ng đa khí và đi u ch nh đ c tính c a c m bi n
khi làm vi c trong môi tr
1.5. K t lu n ch
Ch


ng công nghi p ph c t p.

ng 1

ng 1 đư th c hi n:

T ng quan v c m bi n và các gi i pháp nâng cao ch t l

ng c m bi n

bán d n đo n ng đ khí,


T ng quan các công trình nghiên c u nâng cao ch t l

ng c m bi n

khí liên quan, ch rõ nh ng v n đ đư gi i quy t và nh ng v n đ t n
t ic ah


ng nghiên c u này.

Xác đ nh rõ n i dung nghiên c u c a lu n án là ng d ng ANN có c u
trúc đ n gi n đ nâng cao ch t l

ng c a c m bi n b ng gi i quy t

các n i dung sau: Bù sai s c a y u t

24

nh h

ng, kh c ph c tính ph n


ng đa khí c a c m bi n, đi u ch nh đ c tính c a c m bi n sau đó tích
h p c ba ch c n ng trên cùng m t h th ng đo n ng đ khí.
Các nghiên c u lý thuy t c a ch
ch

ng 1 s là ti n đ và c s lý lu n cho

ng 2 xây d ng c u trúc h th ng đ nâng cao ch t l

25

ng c a c m bi n.