Эйнштейн-Смолуховский теңдеуі негізінде шуыл спектрінің параметрлері бойынша газдың түрлерін анықтау

Аңдатпа

Бұл жұмыста газ сенсорларының шығыс кернеуін сипаттайтын Эйнштейн-Смолуховскийдің стохастикалық теңдеуіне негізделген математикалық модель ұсынылған. Лазерлік газ сенсорларының шуыл спектрін талдау үшін Орнштейн-Уленбек стохастикалық процесі қолданылып, нәтижесінде шығыс сигналының Лоренц спектрі түрінде болатыны дәлелденді. Әзірленген модель газ ортасында жүретін диффузиялық және релаксациялық процестерді ескере отырып, шығыс кернеуінің жиіліктік спектрін анықтауға мүмкіндік береді. Эксперименттік зерттеулер әртүрлі газдар (ауа, метан, этанол және аммиак) үшін уақыттық қатарлар мен корреляциялық параметрлердің өзгеретінін көрсетті. Ұсынылған модель газ сенсорларының цифрлық егіздерін құруға және оларды өзін-өзі калибрлеу жүйелерін әзірлеуге негіз бола алады.

Ұсынылған аналитикалық тәсіл молекулалық диффузиядан туындайтын стохастикалық флуктуациялар мен сенсордың шығыс сигналының өлшенетін спектрлік сипаттамалары арасындағы өзара байланысты анықтайды. Әртүрлі газ орталары үшін Лоренц спектрінің негізгі параметрлері, оның ішінде спектрлік тығыздық, релаксация уақыты және корреляциялық сипаттамалар анықталды. Салыстырмалы талдау зерттелген әрбір газдың өзінің физикалық және диффузиялық қасиеттерімен анықталатын бірегей шуыл сипаттамаларына ие екенін көрсетті, бұл қосымша сезімтал элементтерді қолданбай-ақ оларды сенімді сәйкестендіруге мүмкіндік береді. Ұсынылған әдіснама лазерлік газ сенсорларындағы флуктуациялық процестер туралы түсінікті кеңейтіп, газдарды шуыл сипаттамалары бойынша сәйкестендірудің теориялық негізін қалыптастырады. Алынған нәтижелер интеллектуалды газ талдау жүйелерін, нақты уақыт режимінде сигналдарды өңдеу алгоритмдерін, сондай-ақ экологиялық, өндірістік және технологиялық мониторингке арналған бейімделетін платформаларды әзірлеуде қолданылуы мүмкін.