【摘要】：電子鼻是一種模擬人嗅覺(jué)感官評(píng)價(jià)的智能感官儀器,其具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)分析快、靈敏度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn),已在食品原材料、生產(chǎn)加工以及儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程控制、食品摻假、食品品質(zhì)評(píng)價(jià)、生物醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、制造業(yè)等領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。本課題以電子鼻關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化為主要目標(biāo),分別從電子鼻信號(hào)偏移校正和基于色譜柱分離的電子鼻優(yōu)化兩方面進(jìn)行優(yōu)化研究,同時(shí)探索了電子鼻在空氣異味感官?gòu)?qiáng)度評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用方法。本文從以下三個(gè)方面進(jìn)行探索:(1)電子鼻原始信號(hào)偏移校正方法研究。針對(duì)實(shí)際研究應(yīng)用中,電子鼻因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用而發(fā)生信號(hào)偏移問(wèn)題,以構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)校正曲線的方法來(lái)對(duì)電子鼻采集數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。選取五種電子鼻傳感器相對(duì)敏感的典型氣體為檢測(cè)對(duì)象,然后通過(guò)不同的特征值提取方式對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,分析并得到對(duì)待測(cè)物質(zhì)響應(yīng)良好的傳感器并建立其標(biāo)準(zhǔn)校正曲線;再通過(guò)該校正曲線對(duì)不同時(shí)間采集的樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行校正;最后通過(guò)分析校正后數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和一致性對(duì)校正曲線的實(shí)用性評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)對(duì)電子鼻數(shù)據(jù)漂移的校正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用電阻值變換的方法預(yù)處理后,大部分傳感器的響應(yīng)信號(hào)值與標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度存在良好且穩(wěn)定的線性關(guān)系,且結(jié)果穩(wěn)定性較好,因此選擇電阻值變換作為特征值提取方式。通過(guò)校正曲線,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)后發(fā)現(xiàn):大部分傳感器數(shù)據(jù)的變異系數(shù)由20%以上降低至5%以下,這說(shuō)明樣品數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)校正曲線的校準(zhǔn)后,穩(wěn)定性得到了很大的提升。(2)基于色譜柱分離的電子鼻研究。設(shè)計(jì)了基于色譜柱分離技術(shù)與電子鼻傳感器陣列相結(jié)合的優(yōu)化檢測(cè)系統(tǒng),并應(yīng)用該方法對(duì)牛奶及奶制品的揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測(cè),最終采用主成分分析算法和支持向量機(jī)算法對(duì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。通過(guò)在電子鼻載氣系統(tǒng)中加入不同類型的色譜填充柱,對(duì)6種不同的牛奶及奶制品樣品進(jìn)行檢測(cè),分析檢測(cè)結(jié)果得到適用于牛奶及奶制品樣品檢測(cè)的色譜填充柱類型;再應(yīng)用優(yōu)化后的電子鼻采集6種牛奶及奶制品樣品的數(shù)據(jù),結(jié)合支持向量機(jī)算法來(lái)建立對(duì)不同奶制品的識(shí)別模型;通過(guò)該模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)未知牛奶樣品的識(shí)別與分類,為牛奶及奶制品的快速檢測(cè)和人工智能感官方法奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:通過(guò)在電子鼻載氣系統(tǒng)中加入色譜填充柱后,相對(duì)于不添加填充柱的電子鼻的區(qū)分能力有較大改善,并且加入非極性填充柱對(duì)牛奶及奶制品樣品的區(qū)分效果最佳;通過(guò)建立的牛奶及奶制品樣品的訓(xùn)練集模型,對(duì)未知牛奶樣品識(shí)別的準(zhǔn)確率達(dá)到了 90%以上。(3)電子鼻空氣異味感官?gòu)?qiáng)度評(píng)價(jià)方法探索。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)嗅辨員的篩選方法建立感官嗅辨小組,根據(jù)合理的異味強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),對(duì)氨氣、二硫化碳、硫化氫、甲硫醇和三甲胺等五種異味氣體進(jìn)行感官測(cè)評(píng);通過(guò)分析感官測(cè)評(píng)結(jié)果,得到五種異味氣體的異味濃度、異味強(qiáng)度及氣體濃度相互之間關(guān)系,以構(gòu)建氣體濃度與異味強(qiáng)度的相關(guān)性模型;在感官評(píng)定結(jié)果的基礎(chǔ)上,利用電子鼻對(duì)五種異味氣體各等級(jí)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)濃度的樣品進(jìn)行檢測(cè),構(gòu)建電子鼻的響應(yīng)信號(hào)值與氣體濃度的相關(guān)性模型;最后結(jié)合感官測(cè)評(píng)的結(jié)果,得到電子鼻的響應(yīng)信號(hào)值與異味氣體的等級(jí)強(qiáng)度的模型關(guān)系,并利用該模型對(duì)異味環(huán)境氣體進(jìn)行檢測(cè)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,電子鼻能夠?qū)諝猱愇陡泄僭u(píng)價(jià)給出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
【圖文】：

邐浙江工商大學(xué)學(xué)位論文邐逡逑１．２．１．２氣敏傳感器陣列系統(tǒng)逡逑傳感器陣列系統(tǒng)作為電子鼻的檢測(cè)器，類似于人的嗅覺(jué)細(xì)胞，待測(cè)樣品的氣逡逑味分子經(jīng)過(guò)氣敏傳感器表面時(shí)，，氣敏傳感器的電學(xué)特性發(fā)生變化，從而導(dǎo)致氣敏逡逑傳感器表面的電阻變化，并且轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和分析的數(shù)字信號(hào)，這些信逡逑號(hào)再經(jīng)過(guò)特征值處理等一些復(fù)雜的模式識(shí)別算法進(jìn)行處理分析，最后得到待測(cè)氣逡逑體的特征的響應(yīng)信號(hào)值。逡逑

準(zhǔn)確性［７２］。逡逑傳感器響應(yīng)基線處理的目的是實(shí)現(xiàn)漂移補(bǔ)償，可以增強(qiáng)信號(hào)對(duì)比，降低基線逡逑對(duì)信號(hào)的影響。圖２－１是電子鼻系統(tǒng)中傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，顯示的是待測(cè)樣逡逑品從未進(jìn)入傳感器陣列到從氣室撤銷的過(guò)程，由圖上可以看出氣體檢測(cè)的三個(gè)階逡逑段，第一階段氣味未進(jìn)入氣室，傳感器呈清洗結(jié)束時(shí)的基線狀態(tài)；第二階段氣味逡逑與傳感器接觸，傳感器的電學(xué)特性發(fā)生改變，表現(xiàn)為傳感器的響應(yīng)信號(hào)；第三階逡逑段為氣味撤銷階段，待測(cè)樣品隨著時(shí)間從氣室中撤走，傳感器接觸到潔凈空氣后逡逑發(fā)生反應(yīng)，響應(yīng)信號(hào)值表現(xiàn)為下降的狀態(tài)，并逐漸歸到基線左右。根據(jù)這個(gè)圖譜逡逑一般常用以下方法對(duì)傳感器響應(yīng)進(jìn)行基線處理。逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江工商大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2654180