農(nóng)產(chǎn)品氣體傳感器陣列檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用研究.pdf

1、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測與分級,是農(nóng)產(chǎn)品流通和加工過程中的一個重要環(huán)節(jié)。電子鼻技術(shù)作為一種無損檢測的新技術(shù),在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測領(lǐng)域起到越來越重要的作用。我國的電子鼻檢測技術(shù)研究工作起步較晚,尤其是在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測領(lǐng)域,實際應(yīng)用的產(chǎn)品大多是進(jìn)口國外成熟的商用化電子鼻設(shè)備。農(nóng)產(chǎn)品氣味組成復(fù)雜,氣體成份達(dá)上百種,商用化的電子鼻系統(tǒng)所包括的傳感器在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)應(yīng)用范圍較窄。
　　 本研究在國家自然科學(xué)基金項目(項目編號:30971685)支持下,自主

2、研制了用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測的電子鼻檢測柔性平臺,用于檢測農(nóng)產(chǎn)品的風(fēng)味特征。主要研究內(nèi)容包括:
　　 1、電子鼻系統(tǒng)設(shè)計:電子鼻系統(tǒng)主要設(shè)計了包括以傳感器信號采集調(diào)理電路板和PLC電氣裝置為核心實現(xiàn)對待測氣體信號采集的硬件模塊；基于組態(tài)軟件和Delphi分別進(jìn)行的觸摸屏控制程序和上位機(jī)監(jiān)測控制程序等軟件設(shè)計。
　　 2、硬件模塊的實現(xiàn)。選取日本費加羅公司金屬氧化物型氣體傳感器TGS2600,2602,2610,2611,81

3、3,822,822TF,825,826,880和固體電解質(zhì)型5042,4160共12個傳感器組成檢測傳感器陣列,采用臺達(dá)公司的EH-02作為PLC系統(tǒng)的處理單元,并采用數(shù)據(jù)采集卡DVP04AD與觸摸屏技術(shù),設(shè)計出滿足檢測精度、可視化、便于操作的控制系統(tǒng)。針對傳感器性能的不同和輸出電信號的差異,選用不同的放大器(AD708,TLC271)組成測試回路?？紤]到電源性能對傳感器造成的影響,選用低壓差線性穩(wěn)壓器LM317作為穩(wěn)壓器。
　　

4、 3、軟件設(shè)計的實現(xiàn)。包括實現(xiàn)電氣控制功能的組態(tài)軟件編程設(shè)計和由Delphi設(shè)計的上位機(jī)監(jiān)測程序。上位機(jī)監(jiān)測程序采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Delphi,利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能,開發(fā)了電子鼻系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)測程序,可以通過串口通訊讀取PLC主機(jī)中保存的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的實時顯示與保存。利用數(shù)據(jù)庫ADO控件開發(fā)了對數(shù)據(jù)保存為Excel數(shù)據(jù)庫格式等功能,為離線數(shù)據(jù)分析提供保證。
　　 4、利用電子鼻采集得到農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)信號并對其進(jìn)行識別。利用研制

5、的電子鼻系統(tǒng)eNose205對三種不同風(fēng)味的果醬進(jìn)行測試,并采用主成份分析法提取特征向量,對冗余的數(shù)據(jù)量進(jìn)行降維處理；選用線性識別(LDA)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行模式識別,同時對訓(xùn)練過程中的特征提取等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。成功地實現(xiàn)了對這三種風(fēng)味果醬的區(qū)分,識別效果達(dá)到95％。
　　 本課題研發(fā)的用于農(nóng)產(chǎn)品檢測的電子鼻檢測柔性平臺,可實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品風(fēng)味特征的檢測,為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測提供新的思路和手段,研究的成果對提高我國農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的自動化