基于載氣模式的電子鼻系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用研究.pdf

1、電子鼻技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一個(gè)科研領(lǐng)域，它涉及化學(xué)、材料學(xué)、電子技術(shù)、多信息融合、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種學(xué)科，它由氣體傳感器陣列、信號(hào)處理系統(tǒng)和模式識(shí)別系統(tǒng)組成，具有識(shí)別單一氣體和復(fù)雜氣味的能力，電子鼻的研究與應(yīng)用一直是一個(gè)熱點(diǎn)。
　　本課題以電子鼻穩(wěn)定性改進(jìn)為目標(biāo)，從氣體進(jìn)樣方式的優(yōu)化出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套基于載氣模式的電子鼻系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱載氣模式電子鼻）。本文從載氣模式電子鼻的構(gòu)建、優(yōu)化和應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行討論。
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2、)載氣模式電子鼻的構(gòu)建包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在硬件設(shè)計(jì)方面可以分為載氣進(jìn)樣氣路系統(tǒng)、氣敏傳感器氣室、測(cè)試電路和信號(hào)采集系統(tǒng)這四部分。具有穩(wěn)壓穩(wěn)流作用的載氣進(jìn)樣氣路系統(tǒng)的搭建、傳感器氣腔的優(yōu)化、氣敏傳感器陣列的選擇、測(cè)試電路的構(gòu)建和信號(hào)采集系統(tǒng)的構(gòu)建是載氣模式電子鼻硬件系統(tǒng)構(gòu)建的主要內(nèi)容。在軟件設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Matlab為開發(fā)平臺(tái)的智能感官分析檢測(cè)軟件，該軟件可以實(shí)現(xiàn)載氣模式電子鼻信號(hào)的采集、顯示、存儲(chǔ)。
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3、2)載氣模式電子鼻性能參數(shù)的優(yōu)化，主要包括清洗、操作參數(shù)和數(shù)據(jù)預(yù)處理三個(gè)方面的優(yōu)化。
　　從清洗優(yōu)化的角度來(lái)說(shuō)，使用了溶劑法對(duì)載氣模式電子鼻進(jìn)行清洗。這種清洗優(yōu)化方式在基線信號(hào)的穩(wěn)定性和響應(yīng)信號(hào)的穩(wěn)定性上明顯優(yōu)于以前的清洗方式，并在一定程度上節(jié)約了清洗時(shí)間，提高了載氣模式電子鼻的使用效率。
　　在參數(shù)優(yōu)化方面，采用全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和內(nèi)切中心復(fù)合設(shè)計(jì)探討了在一定范圍內(nèi)的三個(gè)操作參數(shù)對(duì)響應(yīng)信號(hào)和變異系數(shù)的影響。最終確定確定載氣模式

4、電子鼻的操作參數(shù)為進(jìn)樣量5ml、載氣流速0.25L/min、載氣氣路溫度75℃，其中進(jìn)樣量參數(shù)也可以根據(jù)實(shí)際樣品情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
　　在數(shù)據(jù)預(yù)處理方法優(yōu)化上，采用基線處理方法和歸一化處理對(duì)響應(yīng)信號(hào)的穩(wěn)定性與對(duì)樣品的區(qū)分程度進(jìn)行了討論。最終確定了電壓峰值相對(duì)法Vdata/Vo作為載氣模式電子鼻的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。該數(shù)據(jù)預(yù)處理方法使響應(yīng)信號(hào)具有較好的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)不同種類樣品的區(qū)分程度也良好。
　　(3)在載氣模式電子鼻的應(yīng)用方