基于分層時(shí)序記憶模型的電子鼻技術(shù)研究.pdf

1、電子鼻是一種用于氣體檢測(cè)的仿生設(shè)備，主要由氣敏傳感器陣列和模式識(shí)別算法兩大模塊構(gòu)成。與專(zhuān)業(yè)嗅覺(jué)師、現(xiàn)代化學(xué)分析儀器等氣體分析方法相比，使用電子鼻系統(tǒng)檢測(cè)氣體具有簡(jiǎn)單、客觀和廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。
　　 研究者們嘗試使用多種氣體信號(hào)采集方法和模式識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)電子鼻系統(tǒng)，其中氣敏傳感器陣列配合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別方法是現(xiàn)有嗅覺(jué)識(shí)別技術(shù)中效果較好的一種。電子鼻系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面:交叉敏感的傳感器陣列技術(shù)以及高效通用的模式識(shí)別算法。氣敏

2、傳感器是電子鼻將氣味化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的原件，其響應(yīng)敏感性和穩(wěn)定性決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。模式識(shí)別算法是決定電子鼻系統(tǒng)智能程度的關(guān)鍵，目前包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多種模式識(shí)別方法已經(jīng)應(yīng)用到電子鼻系統(tǒng)中，但識(shí)別率和識(shí)別性能的提高依然是電子鼻研究中的重點(diǎn)。本文采用傳感器陣列采集氣體信號(hào)，基于分層時(shí)序記憶模型實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的解決方案設(shè)計(jì)電子鼻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氣體定性識(shí)別。重點(diǎn)研究了一種新的人工智能算法模型Hierarchical Temporal Mem

3、ory，并將其引入到電子鼻系統(tǒng)的信息處理中。
　　 本文首先分析電子鼻系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)電子鼻實(shí)驗(yàn)信號(hào)采集系統(tǒng)。采集系統(tǒng)包括氣體采樣配置、反應(yīng)氣室控制、傳感器陣列驅(qū)動(dòng)、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集等完整流程，并研究了傳感器陣列信號(hào)預(yù)處理與特征提取與轉(zhuǎn)化方案。
　　 然后研究了HTM腦皮層學(xué)習(xí)算法，包括HTM原理、層級(jí)結(jié)構(gòu)、編碼方式、學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)能力的實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用HTM設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人工嗅覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)。本文還將嗅覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用到