Miniature Multi-Ion Sensor Integrated With Artificial Neural Network

计算机科学 符号 算法 人工智能 数学 算术
作者
Yuncong Chen,Zheyuan Tang,Yunjiao Zhu,Michael J. Castellano,Liang Dong
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [IEEE Sensors Council]
卷期号:21 (22): 25606-25615 被引量:12
标识
DOI:10.1109/jsen.2021.3117573
摘要

Low-cost, accurate monitoring of macronutrient ions in soils, plants, and water is highly desired to improve fertilizer management for maximum profitability and minimum negative environmental impacts. Traditional ion-selective electrodes (ISEs) suffer from interference from non-target ions. This paper reports the integration of artificial neural networks (ANNs) and a miniature sensor containing an array of three ISE-based sensing elements to improve accuracy of the sensor in detecting and quantifying target nitrate ( ${\mathrm {NO}}_{3}^{-}$ ), phosphate (H 2 ${\mathrm {PO}}_{4}^{-}$ ), and potassium (K + ) ions in the environment. The sensor outputs of ${\text{NO}}_{3}^{-}$ , H 2 ${\text{PO}}_{4}^{-}$ , and K + ion concentrations are used to train and optimize ANNs. The optimized neural networks are applied to classify and estimate concentrations of the target ions in the presence of interfering ions. The ANN-assisted array of sensing elements reduces cross-sensitivity between these elements. The present sensor is validated with measurements of ${\text{NO}}_{3}^{-}$ , $\text{H}_{2} {PO}_{4}^{-}$ , and K + ions in soil solution, plant sap, and tile drainage water from crop fields.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2226应助NEtizy采纳,获得10
1秒前
Stella完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
罗杰发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
TEN完成签到,获得积分20
2秒前
NexusExplorer应助Sea_U采纳,获得30
3秒前
梦初醒处完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.2应助灌水英雄采纳,获得10
3秒前
GHJ关闭了GHJ文献求助
3秒前
完美世界应助只是虚瘦采纳,获得10
4秒前
4秒前
Angelawin完成签到,获得积分10
4秒前
安青梅完成签到 ,获得积分10
4秒前
Yi羿完成签到 ,获得积分10
4秒前
JamesPei应助高大行天采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
打打应助jusser采纳,获得10
6秒前
7秒前
wyw发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
浩洁发布了新的文献求助10
8秒前
维尼发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
TEN关注了科研通微信公众号
9秒前
10秒前
Angelawin发布了新的文献求助10
10秒前
wyya发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
王泳骄完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
Sonder发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
虚心的夏青完成签到,获得积分10
12秒前
脑洞疼应助贪玩的悟空采纳,获得10
13秒前
芝士发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6526862
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8319891
关于积分的说明 17809182
捐赠科研通 5628475
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2929877
邀请新用户注册赠送积分活动 1906608
关于科研通互助平台的介绍 1766148