電子鼻實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)與構(gòu)建研究.pdf

1、電子鼻是一種與生物嗅覺原理相似，能快速表征氣味物質(zhì)的整體特征信息的智能感官分析儀器。它以快速、簡便、安全等特點(diǎn)迅速在食品質(zhì)量與安全、生物、環(huán)境等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，隨著各類電子鼻應(yīng)用日益廣泛，逐漸曝露出靈活性差、可配置性弱等問題，而且在一些關(guān)鍵技術(shù)，如氣路及測試腔的優(yōu)化、傳感器漂移校正、測試數(shù)據(jù)重復(fù)性及穩(wěn)定性等方面，還很少有人研究。
　　 鑒于以上要求，本研究選擇虛擬儀器作為開發(fā)平臺，利用其功能強(qiáng)大、開發(fā)周期短、可擴(kuò)展性

2、強(qiáng)等優(yōu)勢，構(gòu)建一種電子鼻實(shí)驗(yàn)平臺。并著力從氣路及測試腔的優(yōu)化、信號的抗噪濾波、傳感器的漂移校正、系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性及穩(wěn)定性來改進(jìn)優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能。最后以白酒為實(shí)驗(yàn)對象，結(jié)合模式識別算法對其進(jìn)行了區(qū)分辨識實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證整個(gè)電子鼻系統(tǒng)的可行性與可靠性。
　　 本論文的主要研究工作及其結(jié)果如下：
　　 (1)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建方面，從傳感器陣列、測試腔及氣路輸送、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等部分完成了電子鼻系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計(jì)，并借助虛擬儀

3、器技術(shù)、LabVIEW編程軟件開發(fā)了電子鼻軟件測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、特征值提取、樣品數(shù)據(jù)庫訪問、主成分分析等模塊的基本功能。
　　 (2)在測試腔及氣路的設(shè)計(jì)方面，結(jié)合了幾種常見的氣體采樣方式，測試腔的結(jié)構(gòu)以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，完成了本電子鼻系統(tǒng)測試腔及氣路的設(shè)計(jì)，并用了FLUENT流體仿真軟件成功模擬了氣體在測試腔內(nèi)流動的情況，針對不同的氣體樣本量，實(shí)現(xiàn)了用質(zhì)量流量控制器來調(diào)節(jié)氣體的流量。
　　 (3)在系統(tǒng)的調(diào)試優(yōu)化

4、方面，采用硬件抑噪及軟件濾波的方式，成功的對信號噪聲進(jìn)行了消除。采用基線校正的法對傳感器的漂移進(jìn)行了校正，保證了測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，擴(kuò)展了電子鼻的應(yīng)用范圍。
　　 (4)在系統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方面，用主成分分析方法實(shí)現(xiàn)對白酒的快速區(qū)分，并用SIMCA方法對不同品牌的白酒進(jìn)行辨識。結(jié)果表明基于虛擬儀器所構(gòu)建電子鼻平臺的可行性與可靠性。
　　 綜上所述，本論文采用虛擬儀器作為開發(fā)環(huán)境，成功地搭建了一個(gè)電子鼻實(shí)驗(yàn)平臺，取得了預(yù)期的效果