智舌的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與構(gòu)建研究.pdf

1、電子舌是一種由交互敏感傳感器陣列、信號(hào)調(diào)理電路以及模式識(shí)別算法構(gòu)成的智能分析儀器。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)域得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著各類電子舌應(yīng)用日益廣泛，逐漸曝露出靈活性差、可配置性弱等問題，在面對復(fù)雜的測試對象時(shí)，往往造成其性能銳減甚至完全不適用的弊端。因此，設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)可重構(gòu)、功能可自行定義的電子舌以適應(yīng)不同的檢測需求，具有重要的實(shí)際意義。 針對上述問題，本論文采用虛擬儀器構(gòu)建了一種伏

2、安型電子舌實(shí)驗(yàn)平臺(tái)-智舌，并基于LabVIEW編程工具設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用開發(fā)軟件模型。智舌平臺(tái)主要由特定的傳感器陣列模塊、自行設(shè)計(jì)的信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集卡以及基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境的電腦四部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了激勵(lì)信號(hào)生成、多通道信號(hào)采集和實(shí)時(shí)顯示、電極清洗等功能。為驗(yàn)證該操作平臺(tái)的可行性與可靠性，本論文以茶飲料為實(shí)驗(yàn)對象，采用組合頻率脈沖信號(hào)作為激發(fā)信號(hào)，采集傳感器陣列響應(yīng)信號(hào)并進(jìn)行特征值提取，然后結(jié)合模式識(shí)別算法對其進(jìn)行了區(qū)分辨識(shí)實(shí)驗(yàn)。

3、 本論文的主要研究工作及其結(jié)果如下： (1)設(shè)計(jì)一種六通道信號(hào)調(diào)理電路，作為智舌的核心電子學(xué)模塊。通過后期調(diào)試與技術(shù)改進(jìn)，解決了信號(hào)噪聲、激勵(lì)信號(hào)失真以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)輸出范圍小等問題，有效地提高智舌檢測的精確性和可靠性。 (2)構(gòu)建基于虛擬儀器的智舌實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)模塊化以便于后期調(diào)試與維護(hù)；著重開發(fā)基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境的測試軟件模型以實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同研究需求快速配置的目的。 (3)在組合

4、頻率脈沖信號(hào)的激發(fā)下，對傳感器陣列產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，從而設(shè)計(jì)出合適的特征值提取算法，同時(shí)完成了基于LabSQL的樣品數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與訪問，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與模式識(shí)別算法軟件的無縫連接。 (4)將主成分分析方法應(yīng)用于康師傅茶飲料系列的快速區(qū)分；運(yùn)用SIMCA方法對不同品牌紅茶及摻有不同比例水的同種紅茶進(jìn)行識(shí)別，辨識(shí)率達(dá)到100％。結(jié)果表明基于虛擬儀器構(gòu)建智舌平臺(tái)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