電子鼻優(yōu)化設(shè)計及其在堅果品質(zhì)檢測中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，堅果品質(zhì)檢測愈發(fā)受到社會各界的關(guān)注。然而，因其堅硬外殼的阻擋，使得堅果內(nèi)部品質(zhì)信息很難被直接準(zhǔn)確地獲取。作為一種嗅覺仿生儀器，電子鼻基于樣品揮發(fā)性氣體的“指紋圖譜”信息進行內(nèi)部品質(zhì)的快速判定，令其在堅果品質(zhì)檢測領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
　　目前，電子鼻的研發(fā)主要朝著自動化、智能化方向發(fā)展。而現(xiàn)有電子鼻主要分為便攜式與臺式兩種，其中便攜式電子鼻主要存在人機交互性差、數(shù)據(jù)處理效率低等問題;臺式電子鼻則缺少自動進樣機構(gòu)，自動化程

2、度低下等缺點。針對上述問題及不同應(yīng)用環(huán)境，本文分別研發(fā)了基于DSP的嵌入式便攜電子鼻和基于DELTA并聯(lián)機械臂的全自動電子鼻系統(tǒng)，并以山核桃為研究對象，進行系統(tǒng)實際檢測能力的驗證。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)研制了基于DSP的嵌入式便攜電子鼻系統(tǒng)，包括氣體采集響應(yīng)模塊、信號采集及調(diào)理模塊、DSP控制處理模塊和信息顯示交互模塊。系統(tǒng)采用FLUENT流體分析進行氣室的優(yōu)化設(shè)計，并基于PS-LCD進行人機交互界面開發(fā)，以實現(xiàn)

3、檢測過程可視化。同時，通過將數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征值提取、模式識別算法移植進DSP使電子鼻具有獨立運算能力。
　　(2)研制基于DELTA并聯(lián)機械臂的全自動電子鼻系統(tǒng)，包括插拔式傳感器響應(yīng)模塊、自動進樣模塊、信號采集及進樣控制模塊和上位機交互界面。系統(tǒng)通過傳感器安裝底座的設(shè)計實現(xiàn)不同類型傳感器的快速插拔，并經(jīng)FLUENT流體分析確定傳感器分布及進氣口高度最佳方案。自動進樣模塊則采用DELTA3自由度并聯(lián)機械臂結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。同時，根據(jù)系統(tǒng)

4、功能模塊，基于Matlab GUI開發(fā)環(huán)境為系統(tǒng)提供一個高集成度的人機交互界面。
　　(3)針對不同檢測對象，基于非搜索性特征選擇策略，采用均值分析、變異系數(shù)分析、聚類分析、相關(guān)性分析及方差膨脹因子分析對由平均微分值、穩(wěn)定值、面積值構(gòu)成的初始特征矩陣進行逐步優(yōu)化，并根據(jù)最終獲得的優(yōu)化矩陣選擇相應(yīng)的傳感器陣列進行應(yīng)用。
　　(4)進行了未加工山核桃陳化時間、加工山核桃貨架期及摻雜比例檢測。結(jié)果表明，不同陳化時間的未加工山核桃基