1.3　气敏传感器中的非线性信号处理

气敏传感器中非线性输入输出信号反演处理也是研究的热点之一。非线性信号处理方法很多，例如有经典非线性信号拟合法，分为最小二乘法、牛顿插值法以及近代非线性信号拟合法，它又可分为模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法、非线性信号规范化拟合法、神经网络拟合算法、量子粒子群优化算法、模糊算法。此外还有气敏传感器非线性信号的补偿与融合以补偿温度、压力的影响，还要融合多种气体的信号，从中检测出待测气体的浓度。这些在文献中有详细介绍。其中值得一提的是气敏传感器中非线性输入输出信号反演处理的所谓“归十”算法。其要点是将最大和最小输出信号分别作为坐标轴的十和零，其它输出信号按比例位于其中。输入信号可表示成“归十”的输出信号的五阶反演多项式，即五阶交错级数。该多项式的一阶和二阶项系数的近似值可从两组样本值解其联立方程而得到。其它高阶项系数可从它们可能的最小值到最大值逐步代入多项式，多次迭代后使各计算值接近相应样本值而得到。这些高阶项系数最小值至最大值的范围可从大多数试验的各种可能数据分布情况利用规范化多项式拟合法估计得到，以使寻找最佳系数的范围缩小。最后又进行输出信号的“去十”化处理，得到输入与输出信号的五反演多项式。例如，酒精敏感器的输入输出信号反演中输入信号是等量的酒精，输出信号是敏感元件的电阻或其上的电压降。输出信号经微处理器处理后，酒精量便以反演结果而被显示。反演的精度为酒精量的±1.5％。由于计算比较简单，并且通过C语言易于实现在单片机中编程，降低了整体系统软件设计的难度，因此具有很高的实用价值。

最后，更应加强气敏传感器的实际应用研究，例如在矿井瓦斯传感器的应用，以避免目前多发的矿难事故。

小结

纳米薄膜型气敏材料以其许多独特的微观结构和物理、化学性能，优良的表面特性引起了人们的极大关注。薄膜气敏材料随着薄膜厚度的减小，其微结构和性能明显不同于体材料，其气敏特性更加优良，所以薄膜型气敏材料是一类极具前途的气敏材料。

制备气敏纳米薄膜的方法很多，如：溅射法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积（CVD）法、喷涂法等，但是磁控溅射法具有成膜质量好、薄膜附着力强、薄膜成分易于控制和工艺步骤简单等优点，被认为是未来制备高质量气敏薄膜的一个理想方法，受到科研人员的广泛关注。但是与此同时，此方法制备气敏薄膜也存在一定的困难，例如：最佳工艺的确定，如何进一步提高成膜速率，如何优化其表面比等，也在一定程度上限制了这种技术的发展，有待研究人员解决。

此外，人们对气敏机理的认识仍较为模糊，对敏感机理的研究工作也落后于实际应用，影响了气敏技术的进一步发展。今后，对薄膜型气体传感器气敏机理的研究必将引起人们的关注。