stringtranslate.com

Чувствительность, усиленная флуктуациями

Датчик с усилением флуктуаций ( FES ) — это особый тип химического или биологического датчика, в котором анализируется стохастический компонент, шум , сигнала датчика. [1] Этапы, следующие за датчиком в системе FES, обычно содержат фильтры и предусилитель(и) для извлечения и усиления стохастических компонентов сигнала, которые обычно представляют собой микроскопические временные флуктуации, которые на порядки слабее сигнала датчика. Затем анализируются выбранные статистические свойства усиленного шума , и генерируется соответствующий шаблон в качестве стохастического отпечатка обнаруженного агента. Часто спектр плотности мощности стохастического сигнала используется в качестве выходного шаблона, однако FES доказал свою эффективность и с более продвинутыми методами, такими как статистика более высокого порядка .

История

В 1990-х годах несколько авторов (например, Бруно Нери и его коллеги, Питер Готвальд и Бела Сентпали) предложили использовать спектр измеренного шума для получения информации о химических условиях окружающей среды. Однако первое систематическое предложение для универсального электронного носа , использующего химические датчики в режиме FES, и связанный с ним математический анализ с экспериментальной демонстрацией были выполнены только в 1999 году Ласло Б. Кишем , Робертом Вайтаи и К. Г. Гранквистом [2] в Уппсальском университете . Название «флуктуационно-усиленное зондирование» было создано Джоном Аудией ( ВМС США ) в 2001 году после того, как он узнал об опубликованной схеме. В 2003 году Александр Видибида из Института теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова Национальной академии наук Украины математически доказал, что флуктуации адсорбции-десорбции во время первичного приема запаха могут быть использованы для улучшения селективности. [3]

В течение многих лет FES был разработан и продемонстрирован во многих исследованиях с различными типами датчиков и агентов в химических и биологических системах. Бактерии также были обнаружены и идентифицированы FES, либо по их запаху в воздухе, [4] [5] или методом " SEPTIC " в жидкой фазе.

В период 2006–2009 гг. Signal Processing Inc (Chiman Kwan) разработала портативное устройство FES в сотрудничестве с Техасским университетом A&M (Ласло Б. Киш) и Университетом Сегеда (Золтан Гингл и Питер Хеслер ). Усилия по исследованию статистик более высокого порядка для целей FES были возглавлены Янушем Смулко . [6] Проекты FES, связанные с SPAWAR ( ВМС США ), были возглавлены Габором Шмерой (см. патентный сайт ВМС США ниже).

Ссылки

  1. ^ Роберт Мингес; Золтан Гингл; Акош Куковец; Золтан Конья; Кристиан Кордас; Ханну Моиланен (2011). «Компактная USB-система измерения и анализа для улучшенного зондирования флуктуаций в реальном времени». 2011 21-я Международная конференция по шумам и флуктуациям . Том 21. С. 385–388. arXiv : 1102.2446 . doi :10.1109/ICNF.2011.5994350. ISBN 978-1-4577-0189-4. S2CID  41705045.
  2. ^ Киш Л., Ваджтай Р., Гранквист К. (ноябрь 2000 г.). «Извлечение информации из шумовых спектров химических датчиков: электронные носы и языки с одним датчиком» (PDF) . Датчики и приводы B: Химия . 71 (1–2): 55–59. doi :10.1016/S0925-4005(00)00586-4.
  3. ^ Видибида, АК (2003). «Шум адсорбции–десорбции может быть использован для улучшения селективности». Датчики и приводы A:Physical . 107 (3): 233–237. arXiv : physics/0212088 . doi :10.1016/S0924-4247(03)00355-8. S2CID  9340741.
  4. ^ Хунг-Чих Чанг; Л. Б. Киш; М. Д. Кинг; К. Кван (2009). «Усиленное флуктуациями восприятие бактериальных запахов». arXiv : 0901.3100 [physics.ins-det].
  5. ^ Чанг, Хун-Чих; Киш, Ласло; Кинг, Мария; Кван, Чиман (5 января 2010 г.). «Двоичные отпечатки пальцев при флуктуационно-усиленном зондировании». Датчики . 10 (1): 361–373. arXiv : 0912.5212 . Bibcode : 2010Senso..10..361C. doi : 10.3390/s100100361 . PMC 3270846. PMID  22315545 . 
  6. ^ LB Kish; G. Schmera; C. Kwan; J. Smulko; P. Heszler; CG Granqvist (2007). MacUcci, Massimo; Vandamme, Lode K.; Ciofi, Carmine; Weissman, Michael B. (ред.). "Fluctuation-enhanced sensing". SPIE Proceedings . Шум и флуктуации в цепях, устройствах и материалах. 6600 : 66000V. arXiv : 0705.0160 . Bibcode :2007SPIE.6600E..0VK. doi :10.1117/12.726838. S2CID  119601788.

Внешние ссылки