基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的雙腔室仿生嗅覺系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及模式識別等技術(shù)的迅速發(fā)展，人工嗅覺技術(shù)在食品檢測、環(huán)境檢測、醫(yī)療診斷、防災(zāi)報(bào)警等領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。然而與生物嗅覺系統(tǒng)相比較，現(xiàn)有電子鼻系統(tǒng)中的傳感器數(shù)量少、穩(wěn)定性低（易受環(huán)境因素影響），交叉敏感性差以及傳感器毒化影響其識別性能，其檢測準(zhǔn)確率、實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)遜于人工。此外，與現(xiàn)有人工嗅覺系統(tǒng)不同的是，生物嗅覺是一個(gè)主動感知過程（Active Olfactory），即通過動態(tài)調(diào)節(jié)流經(jīng)細(xì)胞感受器陣列的氣體速

2、度和氣體流量，使得氣味在細(xì)胞感受器陣列表面呈現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)空模式，為后續(xù)大腦嗅覺皮層處理提供預(yù)處理。Mozell在上世紀(jì)六十年代針對此現(xiàn)象提出了鼻粘膜色譜效應(yīng)假說，即上述嗅覺感知中的氣流調(diào)節(jié)類似于氣相色譜效應(yīng)，目的是將不同氣味分子在嗅覺粘膜不同區(qū)域分離，使得各種氣味形成不同的空間分布模式。
　　本文正是受上述生物嗅覺假說的啟發(fā)，利用仿生電子粘膜的思想，設(shè)計(jì)了一套基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的仿生嗅覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)的傳感器陣列分布于兩個(gè)腔室，腔室之

3、間通過延時(shí)通道相連，以模擬鼻粘膜中兩塊不同的分區(qū)。系統(tǒng)包括氣體采樣配置、系統(tǒng)氣路控制、傳感器陣列驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等功能模塊，利用NI的虛擬儀器組態(tài)軟件LabView進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)旨在獲取基于傳感器瞬態(tài)響應(yīng)的空時(shí)信息，模擬嗅覺粘膜氣體分辨模型中的色譜效應(yīng)，即“鼻色譜”效應(yīng)，再結(jié)合合適的模式識別算法來提高氣體識別的性能。本文通過實(shí)驗(yàn)著重研究了系統(tǒng)反應(yīng)氣室、延時(shí)通道、氣體流量等方面的變化對雙腔室系統(tǒng)性能的影響。在系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證