電子鼻優(yōu)化設(shè)計(jì)及其在堅(jiān)果品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，堅(jiān)果品質(zhì)檢測(cè)愈發(fā)受到社會(huì)各界的關(guān)注。然而，因其堅(jiān)硬外殼的阻擋，使得堅(jiān)果內(nèi)部品質(zhì)信息很難被直接準(zhǔn)確地獲取。作為一種嗅覺仿生儀器，電子鼻基于樣品揮發(fā)性氣體的“指紋圖譜”信息進(jìn)行內(nèi)部品質(zhì)的快速判定，令其在堅(jiān)果品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
　　目前，電子鼻的研發(fā)主要朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。而現(xiàn)有電子鼻主要分為便攜式與臺(tái)式兩種，其中便攜式電子鼻主要存在人機(jī)交互性差、數(shù)據(jù)處理效率低等問題;臺(tái)式電子鼻則缺少自動(dòng)進(jìn)樣機(jī)構(gòu)，自動(dòng)化程

2、度低下等缺點(diǎn)。針對(duì)上述問題及不同應(yīng)用環(huán)境，本文分別研發(fā)了基于DSP的嵌入式便攜電子鼻和基于DELTA并聯(lián)機(jī)械臂的全自動(dòng)電子鼻系統(tǒng)，并以山核桃為研究對(duì)象，進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)際檢測(cè)能力的驗(yàn)證。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)研制了基于DSP的嵌入式便攜電子鼻系統(tǒng)，包括氣體采集響應(yīng)模塊、信號(hào)采集及調(diào)理模塊、DSP控制處理模塊和信息顯示交互模塊。系統(tǒng)采用FLUENT流體分析進(jìn)行氣室的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并基于PS-LCD進(jìn)行人機(jī)交互界面開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)

3、檢測(cè)過程可視化。同時(shí)，通過將數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征值提取、模式識(shí)別算法移植進(jìn)DSP使電子鼻具有獨(dú)立運(yùn)算能力。
　　(2)研制基于DELTA并聯(lián)機(jī)械臂的全自動(dòng)電子鼻系統(tǒng)，包括插拔式傳感器響應(yīng)模塊、自動(dòng)進(jìn)樣模塊、信號(hào)采集及進(jìn)樣控制模塊和上位機(jī)交互界面。系統(tǒng)通過傳感器安裝底座的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同類型傳感器的快速插拔，并經(jīng)FLUENT流體分析確定傳感器分布及進(jìn)氣口高度最佳方案。自動(dòng)進(jìn)樣模塊則采用DELTA3自由度并聯(lián)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)

4、功能模塊，基于Matlab GUI開發(fā)環(huán)境為系統(tǒng)提供一個(gè)高集成度的人機(jī)交互界面。
　　(3)針對(duì)不同檢測(cè)對(duì)象，基于非搜索性特征選擇策略，采用均值分析、變異系數(shù)分析、聚類分析、相關(guān)性分析及方差膨脹因子分析對(duì)由平均微分值、穩(wěn)定值、面積值構(gòu)成的初始特征矩陣進(jìn)行逐步優(yōu)化，并根據(jù)最終獲得的優(yōu)化矩陣選擇相應(yīng)的傳感器陣列進(jìn)行應(yīng)用。
　　(4)進(jìn)行了未加工山核桃陳化時(shí)間、加工山核桃貨架期及摻雜比例檢測(cè)。結(jié)果表明，不同陳化時(shí)間的未加工山核桃基