【摘 要】
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近年来,基于气敏传感器阵列的电子鼻技术的迅速发展使得人类对气味的检测进入了一个崭新的时代。作为建立在生物嗅觉系统仿生学基础之上的智能仪器,电子鼻在毒品爆炸物、食品
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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近年来,基于气敏传感器阵列的电子鼻技术的迅速发展使得人类对气味的检测进入了一个崭新的时代。作为建立在生物嗅觉系统仿生学基础之上的智能仪器,电子鼻在毒品爆炸物、食品安全、医疗诊断、工业生产过程等许多方面的快速检测上发挥着越来越重要的作用。本论文旨在针对挥发性气体的传感器阵列测试系统进行实用化设计研究,使其能够更加适应现场快速检测。
本文首先调研了目前我国进行挥发性气体快速检测工作的重要性,并介绍了电子鼻研究的相关背景和发展现状。然后从仿生学的角度出发,阐述了电子鼻系统与生物嗅觉系统在结构和功能上的类比关系,总结了电子鼻识别气味的原理。
接下来从上述理论基础出发,展开了实用化的传感器阵列测试系统设计研究。硬件方面,在气路中加入了载气钢瓶,进行了密封气路设计,使得系统受外界温湿度干扰降低；设计了新的进样系统结构,以适应各种状态下样品的进样要求；设计了新的气室结构,利用小气室来提高性能。软件方面,编写了数据采集软件,进行了大量的数据采集实验来获取数据。在深入探讨电子鼻识别气味的几种常用算法的基础上,重点研究了人工神经网络算法。结合实验数据的特征,提出了基于最大值坐标归一化的方法来进行特征提取,这种特征提取方法所需运算量小、稳定性高、受气体浓度影响小。利用提取的特征进行BP人工神经网络的训练和识别,得到了90％的平均识别率,验证了算法的实用性。
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