智舌應用穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、智舌是本實驗室自主研發(fā)的一種新型電子舌系統(tǒng)，由傳感器陣列、信號激發(fā)與接收電路以及智能算法三個部分組成。前期研究表明：智舌在酒類辨識、茶類分級、原乳監(jiān)控以及病菌檢測等多個領域具有良好的應用前景。因此，本論文在實驗室研究基礎上，從參比電極穩(wěn)定性、采樣頻率與采集信號穩(wěn)定性的關(guān)系、激勵信號穩(wěn)定性以及檢測軟件的整體性和完整性四個方面，針對智舌產(chǎn)業(yè)化過程中穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)進行了系統(tǒng)研究。主要研究工作及結(jié)果如下：
　　 (1)傳感器參比電極穩(wěn)

2、定性研究
　　 Ag/AgCl參比電極易漏液且需要定期維護，穩(wěn)定性較低，不適合產(chǎn)業(yè)化應用，因此需要一種更穩(wěn)定的參比電極來代替它。本研究以四種飲料為樣品，對鉑柱電極和Ag/AgCl電極分別作為參比電極的檢測穩(wěn)定性進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：鉑柱電極和Ag/AgCl電極作為參比電極時，智舌對于樣品的區(qū)分能力沒有顯著性差異。此外，鉑柱電極奇異值比例為13.9％、11.7％、14.4％和16.1％，平均值為14.0％；Ag/AgCl電極奇異值

3、比例為13.3％、12.2％、19.4％和12.7％，平均值為14.4％，針對智舌應用，前者穩(wěn)定性略高。因此，在區(qū)分能力相近的基礎上，選擇更適合在線實時檢測的鉑柱電極作為參比電極解決智舌在線實時檢測穩(wěn)定性問題。
　　 (2)智舌信號采樣頻率研究
　　 由于信號采樣頻率與采集信號真實度之間具有一定關(guān)聯(lián)，并會影響穩(wěn)定性，需要選擇一個合適的采樣頻率進行信號采集以保證智舌系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本研究利用LabVIEW修改智舌程序，設計了

4、500、1K、10K和20K四個采樣頻率，并以四種綠茶為樣品，對四個采樣頻率下智舌檢測穩(wěn)定性進行研究。研究發(fā)現(xiàn)：在20K采樣頻率下，樣品響應信號真實度最高，樣品區(qū)分程度最高為90.06，重復檢測區(qū)分穩(wěn)定性最高。因此，選擇20K作為采樣頻率來解決智舌產(chǎn)業(yè)化應用中采集信號穩(wěn)定性問題。
　　 (3)智舌激勵信號研究
　　 由于波形產(chǎn)生系統(tǒng)的物理局限性，方波信號無法在實際應用時穩(wěn)定激發(fā)，需要一種更為穩(wěn)定的信號來代替其作為激勵信號

5、。本研究通過對不同激勵信號對比研究，建立了以正弦波為基礎的包絡激勵信號。研究發(fā)現(xiàn)：包絡激勵信號對于不同類樣品以及同類樣品具有良好地區(qū)分辨識效果；包絡激勵信號和大幅脈沖激勵信號的重復檢測區(qū)分值分別為25.7和26.1，效果接近；包絡激勵信號檢測漂移程度小于大幅脈沖信號，重復檢測穩(wěn)定性高。因此，選擇包絡信號作為激勵信號以解決智舌在產(chǎn)業(yè)化應用過程中的信號激發(fā)和重復檢測穩(wěn)定性問題。
　　 (4)智舌檢測軟件研究
　　 通過Mat

6、lab軟件GUI和Data Acquisition Toolbox(數(shù)據(jù)采集工具箱)開發(fā)了新版本智舌檢測軟件并實現(xiàn)實際應用。相比于舊版基于LabVIEW平臺開發(fā)的檢測軟件，新版軟件首次實現(xiàn)Matlab軟件與Access數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)傳輸，并于智舌數(shù)據(jù)處理軟件實現(xiàn)一體化，有效提高了智舌數(shù)據(jù)傳輸與處理的穩(wěn)定性。
　　 綜上所述，本論文通過研究解決了智舌參比電極穩(wěn)定性、采集信號穩(wěn)定性、激勵信號穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)傳輸處理穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)，有