حسگرهای مقاومتی گاز، حسگرهای شیمیای هستند که در مواجهه با گازهای محیطی و در دماهای کاری بالا مقاومتشان تغیر می کند. این تغیر مقاومت با افزایش تراکم گاز هدف، تا حد معینی، افزایش میابد. افزایش تراکم به بیش از این مقدار تغیر چندانی در مقاومت حسگر ایجاد نمی کند. این تراکم، به عنوان تراکم اشباع حسگر در مواجهه با آن گاز هدف در نظر گرفته می شود. هدف این تحقیق پاسخ به این مسائل است: 1- اشباع حسگر مقاومتی در مواجهه با بخارهای الکلی (متانول، اتانول، پروپانول و...) در چه تراکمی از گاز هدف رخ می دهد و چه ارتباطی بین تراکم اشباع حسگر با افزایش وزن مولکولی گاز هدف وجود دارد؟ 2- آیا ارتباط حاصل با نحوه ی پایرولیز الکل ها در دماهای کاری حسگرها وجود دارد؟ طی یک کار صورت گرفته، نحوه اشباع حسگر گاز تاگوشی در مواجهه با بخارات الکلی مشاهده شد و این رفتار بر طبق دو مدل سازی زیر توجیه شد. الف) تجزیه الکل به اجزا سازنده ب ) مدلسازی بر اساس تجزیه واقعی هدف، مدل سازی نحوه واکنش بخارهای الکلی با حسگرهای مقاومتی گاز است. بدین منظور از روابط مربوط به تجزیه الکل ها در دمای کار حسگر، میزان پوشش سطح حسگر با اجزاء تجزیه ای و عناصر موجود در تجزیه واقعی محاسبه می شود. این معادلات به همراه شرط اشباع حسگر، می توانند رابطه ای برای تراکم اشباع حسگر حاصل نمایند.

حسگرهای مقاومتی گاز، حسگرهای شیمیای هستند که در مواجهه با گازهای محیطی و در دماهای کاری بالا مقاومتشان تغیر می کند. این تغیر مقاومت با افزایش تراکم گاز هدف، تا حد معینی، افزایش میابد. افزایش تراکم به بیش از این مقدار تغیر چندانی در مقاومت حسگر ایجاد نمی کند. این تراکم، به عنوان تراکم اشباع حسگر در مواجهه با آن گاز هدف در نظر گرفته می شود. هدف این تحقیق پاسخ به این مسائل است: 1- اشباع حسگر مقاومتی در مواجهه با بخارهای الکلی (متانول، اتانول، پروپانول و...) در چه تراکمی از گاز هدف رخ می دهد و چه ارتباطی بین تراکم اشباع حسگر با افزایش وزن مولکولی گاز هدف وجود دارد؟ 2- آیا ارتباط حاصل با نحوه ی پایرولیز الکل ها در دماهای کاری حسگرها وجود دارد؟ طی یک کار صورت گرفته، نحوه اشباع حسگر گاز تاگوشی در مواجهه با بخارات الکلی مشاهده شد و این رفتار بر طبق دو مدل سازی زیر توجیه شد. الف) تجزیه الکل به اجزا سازنده ب ) مدلسازی بر اساس تجزیه واقعی هدف، مدل سازی نحوه واکنش بخارهای الکلی با حسگرهای مقاومتی گاز است. بدین منظور از روابط مربوط به تجزیه الکل ها در دمای کار حسگر، میزان پوشش سطح حسگر با اجزاء تجزیه ای و عناصر موجود در تجزیه واقعی محاسبه می شود. این معادلات به همراه شرط اشباع حسگر، می توانند رابطه ای برای تراکم اشباع حسگر حاصل نمایند.

در کار حاضر رویکردی جدید بر مسأله استخراج ویژگی از پاسخ های یک حسگر گاز مقاومتی تحت مدولاسیون دمایی ارائه می شود. پاسخ های یک حسگر گاز که توسط شکل موج پلکانی ولتاژ گرمکن تحریک می شود با استفاده از شبکه های فازی عصبی مدل می شود. شکل موج پلکانی شامل پنج پله هر یک با مدت دوام s 20 است که سبب افزایش دمای سطح حساس حسگر تا oc330 می شود. دوازده گاز شامل هشت بخار الکل، سه بخار کتون و هیدروژن، هر یک در 11 تراکم مختلف به عنوان گازهای هدف استفاده شد. به ازای هر پلکان ولتاژ یک سیستم تعریف می شود که در آن دمای متغیر سطح حساس حسگر به عنوان ورودی مدل و پاسخ گذرای حسگر به عنوان خروجی آن در نظر گرفته شد. برای مدل سازی سیستم یک شبکه فازی عصبی خطی محلی با الگوریتم آموزش یادگیری درخت مدل خطی محلی (lolimot) استفاده شد. از وزن های شبکه های آموزش داده شده به عنوان ویژگی های پاسخ حسگر در مقابل گازهای هدف مختلف استفاده شد. نگاشت بردارهای ویژگی هر مجموعه گازی به فضای دسته بندی با روش کاهش ویژگی تمایز خطی فیشر حاکی از جدایش موفقیت آمیز هر دوازده گاز هدف بود. در مرحله بعد عملکرد این شبکه فازی عصبی با دو شبکه عصبی معروف mlp و rbf مورد مقایسه قرار گرفت. اطلاعات تمایزی موجود در بردارهای ویژگی این سه شبکه در سه بعد با استفاده از معیار نسبت جدایش فیشر مقایسه شده و میزان موفقیت در دسته بندی داده ها با استفاده از دسته بندی کننده فاصله بدست آمد. نتایج بدست آمده حاکی از شناسایی 100% تمامی گازهای هدف توسط شبکه فازی عصبی خطی محلی است در حالیکه این میزان برای شبکه rbf، 75/93% بوده و بردارهای ویژگی استخراج شده از شبکه mlp نیز فاقد اطلاعات تمایزی است. لازم به ذکر است که این تعداد گاز شناسایی شده بالاترین تعداد گاز شناسایی شده توسط یک تک حسگر تا کنون می باشد.

سیستم بویایی الکترونیکی ماشینی است که با استفاده از آرایه ای از حسگرهای گاز مابین بوهای مرکب تمایز نهاده و آن¬ها را آشکار می¬سازد. طی دو دهه ی گذشته، ابزارهای بینی الکترونیکی در بازار بین المللی با تمایل بیشتری تولید شده اند. این مسأله به خاطر پتانسیل آن ها در حل طیف وسیعی از مسائل صنعتی از جمله تولید عطریات و مواد بهداشتی، صنایع غذایی و آشامیدنی، مهندسی شیمی، پایش محیطی و اخیراً تشخیص بیماری ها و فرآیندهای زیستی می باشد. در آغاز قرن بیستم بیماری¬های عفونی عامل اصلی مرگ و میر در جوامع مختلف بود، بتدریج به برکت واکسیناسیون و کشف آنتی¬بیوتیک-ها، بیماری¬های عفونی حداقل در کشورهای پیشرفته جایگاه پیشین خود را از دست داد، اما میکروب¬های مقاوم به آنتی-بیوتیک چالش جدیدی در شناخت و درمان بیماری¬های عفونی پدید آورد. باکتری استافیلوکوک اورئوس، شایع¬ترین پاتوژن مقاوم به درمان قابل جداسازی در نمونه¬های تـهیـه شده از انـسان می¬باشد و عامل مهمی در عفونت¬های پوست و بافت نرم، عفونت¬های داخل عروقی، آرتریت عفونی به شمار می¬رود. تکنیک¬های تشخیصی مرسوم، نظیر کشت باکتری¬ها جهت شناسایی و جداسازی گونه¬های مقاوم و حساس به آنتی¬بیوتیک این باکتری مورد استفاده قرار می¬گیرد که حدود 24 ساعت از زمان طلایی درمان بیمار بویژه در بخش¬های تحت مراقبت ویژه را به خود اختصاص می دهد. این زمان می¬تواند منجر به صدمات جبران ناپذیر و حتی مرگ بیمار گردد. نتایج بدست آمده از این کار نشان می¬دهد به کمک سامانه حسگری تحت مدولاسیون دمایی، می¬توان زمان تشخیص را به 5 ساعت کاهش داد, علاوه بر این در روند انجام آزمایش¬ها، اطلاعات قابل توجهی از نحوه¬ی رشد نمونه¬های مورد آزمایش بدست آمد که به شناخت بیشتر این بـاکتـری کمک می¬کند.

در این پایان نامه، ابتدا طی یک کار آزمایشگاهی نحوه ی تغییرات هدایت یک حسگر تجاری اکسید قلع با تغییر وسیع تراکم چهار گاز هدف متانول، اتانول، 1-پروپانول و 1-بوتانول ثبت شد. به منظور مدل سازی رفتار حسگر، فرض شد مولکول های الکل هدف در سطح داغ حسگر اکسید قلع به اجزاء ساده ی خود تجزیه شوند. بر این اساس مولکول های گاز هدف به سه جزء ساده ی کربن، هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شوند. با احتساب اکسیژن هوا به عنوان مکان های اولیه برای جذب اجزاء تجزیه ای، در کل با جذب رقابتی چهار گونه ی گازی با سطح حسگر اکسید قلع مواجه خواهیم بود. در ادامه با استفاده از مدل لانگمایر، نحوه ی اشباع این حسگر مورد بررسی قرار می گیرد. سپس یک مدل ریاضی بر پایه مدل بت ارائه می شود که جذب رقابتی این چهار گونه ی گازی را بر سطح جامد بیان می کند. در این مدل، سطح جامد به بخش هایی مجزا با توزیعی تصادفی در نظر گرفته می شود. با نوشتن معادله واکنش برای یک گونه گازی ومحل های سطحی و تعمیم آن برای سایر گونه ها، رابطه ای بر حسب ثابت های واکنش برای محاسبه میزان جذب گونه ها حاصل شد. برازش این رابطه ی تئوری با منحنی های ثبت شده، سازگاری مناسبی بین روابط ارائه شده و منحنی های آزمایشگاهی حاصل نمود.