Publication: Sensor response analysis, feature extraction and classification of volatile organic compounds
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Nor Syahira Mohd Tombel | en_US |
dc.contributor.supervisor | Hasan Firdaus Mohd Zaki, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Mohd Hirzie Mohd Rodzhan, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-09T07:47:47Z | |
dc.date.available | 2024-10-09T07:47:47Z | |
dc.date.issued | 2022 | |
dc.description.abstract | This project focuses on analyzing sensor response from different types of functionalized reduced Graphene Oxide (rGO) based VOC sensors on three selected VOC gases (acetone, toluene and isoprene), performing feature extraction and employing supervised learning for VOC classification. The rGO as sensing material was functionalized with nanoparticles (NPs); such as gold (Au), silver (Ag) and platinum (Pt) and plasma treatment; such as ammonia (NH3), hydrogen (H2) and Octafluorocyclobutane (C4F8). The sputtering duration and relative frequency power (WRF) are varied for the functionalization of the nanoparticles while the temperature is varied for the plasma treatment functionalization. The sensor response then was measured from the change of resistance signal during the presence of the VOC gas at low concentration, from 1 to 6 parts per million (ppm). Sensors with thin-film from rGO/Au NPs, rGO/Ag NPs, rGO/Pt NPs, rGO/H2 (RT) and rGO/ C4F8 had shown a good response toward the VOC gas while sensor with rGO/NH3 and rGO/H2 (except for the RT recipe) showed poor responses. Sensors that have a good response then proceed with the analysis, feature extraction and machine learning part. Average Resistance value at the presence of clean dry air (CDA) only, Rair and in the presence of the VOC gas, Rgas were extracted from the original sensor signal and manipulated into 10 new features. Then, five supervised learning models such as k-Nearest Neighbors (kNN), Random Forest (RF), Logistic Regression (LR), Support Vector Machine (SVM) and Artificial Neural Network (ANN) were benchmarked for the VOC classification task. The model performances were evaluated using k-Fold Cross- Validation and the prediction of the classification are visualized by using a Confusion Matrix. The results showed that RF and kNN have good performances with a mean of accuracy and standard deviation, 0.813 ± 0.035 and 0.803 ± 0.033, respectively. However, ANN, LR and SVM (Polynomial kernel) showed poor performance with 0.447 ± 0.035, 0.403 ± 0.041 and 0.419 ± 0.035 respectively. Based on the reported performance, it shows that 2 out of the 5 models could deal with the feature selected in the VOC dataset and it is feasible to analyze the classification of VOC gases based on single sensor arrays. It is therefore interesting to explore the analysis of combined sensor arrays for such tasks in future research. | en_US |
dc.description.abstractarabic | تبحث هذه الدراسة في استجابة المستشع ر من أنواع مختلفة من مستشعرات المركبات العضوية المتطاير ة المختزلة الوظيفية القائمة على أكسيد الجرافين (rGO) على ثلاث غازات مختلفة من المركبات العضوية المتطايرة )الأسيتو ن والتولوين والأيزوبرين(، بالإضاف ة إلى استخراج الميزات والتعلم الخاضع للإشراف لتصنيف المركبات العضوية المتطايرة . ت توظيف rGO كمادة استشعار مع الجسيمات النانوي ة (NPs)، مثل الذهب (Au)، والفضة (Ag)، والبلاتين (Pt)، بالإضافة إلى معالجة البلازما، والتي تضمنت الأمونيا (NH والهيدروج ين ،( 3 (H وثماني فلورو سيكلوبوتا ن ،( 2 (C4F بالنسبة لوظيفة الجسيمات النانوية، يتم تغيير مدة الرشوقوة التردد النسبي .( 8 (WRF)، في ح ين تتنوع درجة الحرارة لوظيفة معالجة البلازم ا . ث ت تحديد استجابة المستشعر عن طريق قياس التغيير في إشارة المقاومة عندما كا ن غاز المركبا ت العضوية المتطايرة موجودًا بتركيزات منخفضة، تتراوح من 1 إلى 6 أجزاء في المليو ن )جزء في المليو ن .(مستشعرات الأغشية الرقيقة المصنوع ة من rGO / Au NPs وrGO / Ag NPs وrGO / Pt NPs وrGO / H2 (RT) وrGO / C4F لديها استجابات 8 جيدة لغازات المركبات العضوية المتطايرة، ولكن المستشعرات المصنوعة من NH3/rGO و rGO / H باستثناء لوصفة) 2 RT) استجابات ضعيفة . ت إجراء التحليل واستخراج الميزات والتعلم الآلي على أجهزة استشعار ذات استجابة جيد ة . ت أخذ Rair، متوس ط قيمة المقاومة في وجود هواء جاف نظيف (CDA)، و Rgas، متوسط قيمة المقاومة في وجود غاز المركبات العضوية المتطايرة، من إشار ة المستشعر الأصلية و ت اختبارها في 10 خصائ ص جديد ة .بالنسبة لتحدي تصني ف المركبات العضوية المتطايرة، ت اختبار خمسة نماذج تعليمي ة خاضعة للإشراف : k-Nearest Neighbors (kNN)، Random Forest (RF)، الانحدار اللوجستي، آلة المتجه الداعم ة (SVM)، والشبكة العصبية الاصطناعية (ANN). ت تقييم أداء النموذج باستخدام k-Fold Cross-Validation (k = 10) 0.033 ± 0.035 و 0.803 ± و ت عرض تنبؤات التصنيف باستخدام مصفوفة الارتباك .بمتوسط دقة وانحراف معياري قدره 0.813 على التوالي، أظهرت النتائج أ ن RF و kNN يعملا ن بشكل جيد .من ناحية أخرى، أداء ANN وLR وSVM ،كا ن ضعيف 0.035 على التوالي .بناء على النتائج، كا ن اثنا ن من خمس ة ± 0.041 و 0.419 ± 0.035 و 0.403 ± حيث بلغ 0.447 نماذج قادرين على التعامل مع الميزة المحددة في مجموعة بيانات المركبات العضوية المتطايرة، مما يشير إلى أنه من الممكن فح ص تصنيف غازات المركبات العضوية المتطايرة باستخدام مصفوفات استشعار واحدة .في البحث المستقبلي، سيكو ن من الرائع النظر في تحليل مصفوفات .المستشعرات المختلطة لمهام مماثلة | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Sensor response analysis, feature extraction and classification of volatile organic compounds / by Nor Syahira binti Mohd Tombel | en_US |
dc.description.identity | t11100476756NorSyahiraBintiMohdTombel | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Science | en_US |
dc.description.nationality | Malaysian | en_US |
dc.description.notes | Thesis (MSCTS)--International Islamic University Malaysia, 2022. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xiii, 70 leaves : colour illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Master of Science (Computational and Theoretical Sciences) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11430 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuantan, Pahang : Kulliyyah of Science, International Islamic University Malaysia, 2022 | en_US |
dc.title | Sensor response analysis, feature extraction and classification of volatile organic compounds | en_US |
dc.type | Master Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
Original bundle
1 - 2 of 2
Loading...
- Name:
- t11100476756NorSyahiraBintiMohdTombel_24.pdf
- Size:
- 460.98 KB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- 24 pages file
Loading...
- Name:
- t11100476756NorSyahiraBintiMohdTombel_SEC.pdf
- Size:
- 1.06 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text secured file
License bundle
1 - 1 of 1