电力变压器故障特征气体分析是变压器早期故障诊断方便且有效的手段之一,气体传感器检测技术是分析技术的关键,气体传感阵列检测技术是混合气体检测分析的方向。金属氧化物三氧化钨（WO₃）半导体气体传感器作为当前实验室研究及商用的气敏检测元件之一,具有体积小,成本低,制备方便等优势,常被用于混合故障特征气体的检测,然而其灵敏度、响应恢复时间、工作温度、交叉敏感等不能满足应用的要求;石墨烯材料以其优异的电力学性能、大的比表面积和极高的电子迁移率,为微量故障特征气体高效检测提供了新的思路和途径。论文针对变压器故障主要特征气体（C₂H₂、CO、H₂）,制备了还原氧化石墨烯（rGO）纳米薄片,WO₃纳米颗粒,1 wt%、4 wt%WO₃-rGO、Pt-WO₃-rGO及Pd-WO₃-rGO六种气敏材料;通过自组装及喷涂工艺将气敏材料同经结构最优化设计的气体传感器阵列,测试了气敏材料的气敏响应特性;基于电子耗尽层理论及微观表征对金属及金属氧化物修饰石墨烯气敏材料的气敏响应机理进行了探究;结合深度置信神经网络（DBN）模型,实现了待测气体组分及浓度的定性识别和定量估算。论文的主要工作及取得结论有:（1）针对变压器故障主要特征气体乙炔（C₂H₂）、一氧化碳（CO）和氢气（H₂）,选择了改进Hummer法、化学还原法、水热法、自组装法和热还原法制备了纯rGO、纯WO₃、GO占WO₃质量百分比分别为1wt%和4wt%、Pd-WO₃-rGO、Pt-WO₃-rGO的六类气敏材料,通过多种复合微观表征手段,证明了制备材料的良好形貌与成功掺杂。（2）通过COMSOL多物理场仿真软件的热场仿真模块,对插指型微热板进行结构最优化设计,确定了最优化结构尺寸为1.5×1.5×0.3 mm,加热区域面积为0.5×0.5 mm,悬膜尺寸为0.6×0.6 mm,插指间距为25μm的微热板结构,结合微电子机械工艺（MEMS）与微电子加工工艺制得到2×3共六微热板结构单元的混杂型气体传感检测阵列系统。（3）采用喷涂法和自组装法结合将制得的纯rGO、纯WO₃、GO占WO₃质量百分比分别为1wt%和4wt%、Pd-WO₃-rGO、Pt-WO₃-rGO的六类含异质结复合型气敏材料分别涂覆在制得的六结构单元的混杂型气体传感检测阵列上,基于实验室微量气体测试平台,分别测试了六类气敏材料对乙炔（C₂H₂）、一氧化碳（CO）和氢气（H₂）三种目标气体的温度响应、气敏响应、最低检测极限、重复性、稳定性和选择性。测试结果表明纯rGO对三种目标气体均未呈现明显的气敏响应,纯WO₃在工作温度为300°C时对三种目标气体较纯rGO有较好的气敏响应,经GO占WO₃质量百分比分别为1 wt%和4 wt%掺杂后的气敏性材料对乙炔（C₂H₂）的检测特性较纯WO₃气敏性能更优,其中1 wt%为相对最佳掺杂比,1 wt%WO₃-rGO在检测乙炔（C₂H₂）且具有更低的最佳工作温度（150°C）,更高的灵敏度,更优异的气敏响应。同时,在1 wt%WO₃-rGO基础上制备得到的Pd-WO₃-rGO、Pt-WO₃-rGO分别对氢气（H₂）和一氧化碳（CO）较纯rGO、纯WO_3,1 wt%WO₃-rGO和4 wt%WO₃-rGO具有更优异的灵敏度和特异性气敏响应,即制备部分气敏材料对乙炔（C₂H₂）、一氧化碳（CO）和氢气（H₂）三种目标气体有较好的气敏响应特性。（4）结合所制得的1 wt%WO₃-rGO、4wt%WO₃-rGO、Pd-WO₃-rGO和Pt-WO₃-rGO的微观表征形貌表征及气敏反应现象可研究得到,石墨烯复合型气敏材料气敏响应的提升可归因于金属掺杂半导体材料同rGO间形成的p-n异质结结构,该结构增大了材料的比表面积,同时有效产生大量晶格空隙,从而更加有利于气体的吸附和解吸附,为气体的气敏反应提供了更多活性位点,同时p-n异质结的引入改变了材料的电导率,使得材料具有更高载流子传输效率。（5）针对六单元混杂型气体传感检测阵列系统会出现的交叉敏感响应问题,基于已测得经预处理后的实验数据样本库,利用深度置信神经网络模型,有效地减少了六单元间交叉敏感影响,实现了待测混合气体组分及浓度的定性识别和定量估算,同时发现DBN网络对待测混合气体的识别估算正确率较双隐层BP神经网路模型训练更高。