气体传感器阵列温度调制数据集

Data Set Information: 将由14个温度调制的金属氧化物半导体（MOX）气体传感器组成的化学检测平台暴露于气体室中一氧化碳（CO）和潮湿合成空气的动态混合物中。 给出了传感器采集的时间序列以及气室内CO浓度、湿度和温度的测量值。 a） 化学检测平台： 化学检测平台由14个MOX气体传感器组成，这些传感器对不同的气体刺激产生随时间变化的多变量响应。 所使用的传感器由Figaro Engineering（TGS 3870-A04的7台）和FIS（SB-500-12的7台）商用。 传感器的工作温度由内置加热器控制，按照制造商的建议（0.9V为5s，0.2V为20s，0.9V为5s，0.2V为5s，0.2V为25s，…）在0.2-0.9V范围内以20和25s的周期调节电压。 在开始实验之前，传感器被预热一周。 MOX读出电路由带有1 MOhm负载电阻的分压器组成，在5V电压下供电。 使用安捷伦HP34970A/34901A DAQ以3.5 Hz的频率对传感器的输出电压进行采样，该DAQ配置为15位精度，输入阻抗大于10戈姆。 b） 动态混合气体发生器 通过管道系统和质量流量控制器（MFC），将CO和潮湿合成空气的动态混合物从气瓶中的高纯度气体输送至小型聚四氟乙烯（PTFE）试验箱（内部容积250 cm3）。 使用质量流量控制器（MFC）进行气体混合，该控制器控制三种不同的气流（CO、湿空气和干空气）。这些流是由高质量的加压泵输送的 气瓶中的气体。 所选MFC（EL-FLOW Select，Bronkhorst）干、湿气流的满标度流速为1000 mln/min，CO通道的满标度流速为3 mln/min。 CO瓶含有1600 ppm的CO，在含21±1%O2的合成空气中稀释。 生成的CO浓度的相对不确定度低于5.5%。 湿气流和干气流均来自纯度为99.995%和氧气含量为21±1%的合成空气瓶。 湿流的加湿基于使用玻璃起泡器（Drechsler瓶）的饱和方法。 c） 温度/湿度值 温度/湿度传感器（Sensirion提供的SHT75）提供试验箱内的参考湿度和温度值，每5 s的公差分别低于1.8%r.h.和0.5°C。 每次实验中，气室内的温度变化都低于3℃。 d） 实验方案： 每个实验包括100次测量：10个实验浓度均匀分布在0-20 ppm范围内，每个浓度重复10次。 每个复制品的相对湿度从15%和75%r.h.之间的均匀分布中随机选择。 在每次实验开始时，使用流速为240 mln/min的合成空气流清洁气室15 min。 之后，以240 mln/min的恒定流速随机释放气体混合物，每次释放15 min。 单个实验持续25小时（100个样本x 15分钟/样本），在17天的自然周期内，在13个工作日内重复进行。 Attribute Information: The dataset is presented in 13 text files, where each file corresponds to a different measurement day. The filenames indicate the timestamp (yyyymmdd_HHMMSS) of the start of the measurements. Each file includes the acquired time series, presented in 20 columns: Time (s), CO concentration (ppm), Humidity (%r.h.), Temperature (?oC), Flow rate (mL/min), Heater voltage (V), and the resistance of the 14 gas sensors: R1 (MOhm),R2 (MOhm),R3 (MOhm),R4 (MOhm),R5 (MOhm),R6 (MOhm),R7 (MOhm),R8 (MOhm),R9 (MOhm),R10 (MOhm),R11 (MOhm),R12 (MOhm),R13 (MOhm),R14 (MOhm) Resistance values R1-R7 correspond to FIGARO TGS 3870 A-04 sensors, whereas R8-R14 correspond to FIS SB-500-12 units. The time series are sampled at 3.5 Hz. Relevant Papers: The description of the experimental setup and chemical detection platform can be found in [1-2]. The dataset has been used also in [3]. [1] Burgu??s, Javier, Juan Manuel Jim??nez-Soto, and Santiago Marco. 'Estimation of the limit of detection in semiconductor gas sensors through linearized calibration models.' Analytica chimica acta 1013 (2018): 13-25. [2] Burgu??s, Javier, and Santiago Marco. 'Multivariate estimation of the limit of detection by orthogonal partial least squares in temperature-modulated MOX sensors.' Analytica chimica acta 1019 (2018): 49-64. [3] Fernandez, Luis, Jia Yan, Jordi Fonollosa, Javier Burgu??s, Agustin Gutierrez, and Santiago Marco. 'A practical method to estimate the resolving power of a chemical sensor array: application to feature selection.' Frontiers in chemistry 6 (2018). references to papers that have cited this data set in the past (if any). Citation Request: The following citations are requested if you use the dataset: Burgu??s, Javier, Juan Manuel Jim??nez-Soto, and Santiago Marco. 'Estimation of the limit of detection in semiconductor gas sensors through linearized calibration models.' Analytica chimica acta 1013 (2018): 13-25 Burgu??s, Javier, and Santiago Marco. 'Multivariate estimation of the limit of detection by orthogonal partial least squares in temperature-modulated MOX sensors.' Analytica chimica acta 1019 (2018): 49-64. Javier Burgu??s (jburgues8 '@'ibecbarcelona.eu, jburgues8 '@'gmail.com) Institute of Bioengineering of Catalonia (IBEC) Baldiri Reixac 10-12 Barcelona, Spain

数据集信息：由14个温度调制型金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor, MOX）气体传感器组成的化学检测平台，将被置于气体室中，暴露于一氧化碳（Carbon Monoxide, CO）与潮湿合成空气的动态混合气体中。本数据集包含传感器采集的时间序列数据，以及气室内CO浓度、湿度与温度的实测值。
a） 化学检测平台：本化学检测平台由14台MOX气体传感器构成，此类传感器可对不同气体刺激产生随时间变化的多变量响应。本次实验所用传感器均为商用型号：其中7台为Figaro Engineering公司的TGS 3870-A04，另外7台为FIS公司的SB-500-12。传感器的工作温度由内置加热器控制，按照厂商建议的电压调节策略（0.9V持续5s、0.2V持续20s、0.9V持续5s、0.2V持续5s、0.2V持续25s……），以20s和25s为周期在0.2V至0.9V范围内调节供电电压。实验开始前，传感器已进行为期一周的预热处理。MOX传感器的读出电路采用带1 MΩ负载电阻的分压器结构，以5V电压供电。使用安捷伦HP34970A/34901A数据采集卡（Data Acquisition, DAQ）以3.5 Hz的频率对传感器输出电压进行采样，该采集卡配置为15位精度，输入阻抗大于10 GΩ。
b） 动态混合气体发生器：通过管道系统与质量流量控制器（Mass Flow Controller, MFC），将气瓶中的高纯度气体制备的CO与潮湿合成空气的动态混合气体，输送至容积为250 cm³的小型聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene, PTFE）试验箱内。实验采用三台质量流量控制器完成气体混合，分别控制CO、湿空气与干空气三路气流，气流由高压气瓶中的高纯气体经加压泵输送。本次选用的EL-FLOW Select型质量流量控制器（Bronkhorst公司），湿、干气流的满量程流速为1000 mL/min，CO通道的满量程流速为3 mL/min。CO气瓶内的CO浓度为1600 ppm，在含氧21±1%的合成空气中稀释得到，所生成的CO浓度相对不确定度低于5.5%。湿、干气流均来自纯度为99.995%、氧含量为21±1%的合成空气气瓶。湿气流的加湿过程采用玻璃起泡器（德雷克斯勒瓶，Drechsler bottle）的饱和加湿法。
c） 温湿度参数：采用Sensirion公司出品的SHT75型温湿度传感器，采集试验箱内的参考温湿度值，其测量公差为：湿度每5s的偏差低于1.8%r.h.，温度偏差低于0.5℃。单次实验过程中，气室内的温度变化幅度不超过3℃。
d） 实验方案：单次实验包含100组测量数据：10个实验浓度均匀分布于0~20 ppm区间内，每个浓度重复10次实验。每个重复实验的相对湿度从15%~75% r.h.的均匀分布区间中随机选取。实验开始前，先以240 mL/min的合成空气流速清洁气室15 min。随后以240 mL/min的恒定流速随机通入气体混合物，单次通气时长为15 min。单个实验总时长为25小时（100个样本×15 min/样本），实验在17天的自然周期内、13个工作日中重复开展。
属性信息：本数据集以13个文本文件形式存储，每个文件对应一个不同的测量日期。文件名包含测量开始的时间戳（格式为yyyymmdd_HHMMSS）。每个文件包含20列的采集时间序列数据，分别为：时间（s）、CO浓度（ppm）、湿度（%r.h.）、温度（℃）、流速（mL/min）、加热器电压（V），以及14台气体传感器的电阻值：R1（MΩ）、R2（MΩ）、R3（MΩ）、R4（MΩ）、R5（MΩ）、R6（MΩ）、R7（MΩ）、R8（MΩ）、R9（MΩ）、R10（MΩ）、R11（MΩ）、R12（MΩ）、R13（MΩ）、R14（MΩ）。其中R1~R7对应Figaro TGS 3870 A-04型传感器，R8~R14对应FIS SB-500-12型传感器。时间序列数据的采样频率为3.5 Hz。
相关文献：实验装置与化学检测平台的详细描述可参见文献[1-2]，本数据集亦被应用于文献[3]的研究中。
[1] Burgués, Javier, Juan Manuel Jiménez-Soto, 与 Santiago Marco. 《基于线性化校准模型估算半导体气体传感器的检测限》. Analytica Chimica Acta, 1013 (2018): 13-25.
[2] Burgués, Javier, 与 Santiago Marco. 《温度调制型MOX传感器中基于正交偏最小二乘的检测限多变量估算方法》. Analytica Chimica Acta, 1019 (2018): 49-64.
[3] Fernandez, Luis, Jia Yan, Jordi Fonollosa, Javier Burgués, Agustin Gutierrez, 与 Santiago Marco. 《一种估算化学传感器阵列分辨能力的实用方法：在特征选择中的应用》. Frontiers in Chemistry, 6 (2018).
引用要求：若使用本数据集，请引用以下文献：
Burgués, Javier, Juan Manuel Jiménez-Soto, 与 Santiago Marco. 《基于线性化校准模型估算半导体气体传感器的检测限》. Analytica Chimica Acta, 1013 (2018): 13-25
Burgués, Javier, 与 Santiago Marco. 《温度调制型MOX传感器中基于正交偏最小二乘的检测限多变量估算方法》. Analytica Chimica Acta, 1019 (2018): 49-64.
Javier Burgués（邮箱：[e-mail], [e-mail]）
加泰罗尼亚生物工程研究所（Institute of Bioengineering of Catalonia, IBEC）
Baldiri Reixac 10-12, 巴塞罗那, 西班牙

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

该数据集包含14个温度调制的MOX气体传感器对CO和潮湿空气混合物的响应数据，提供了详细的时间序列和实验环境参数。数据集适用于气体检测和传感器性能研究领域。