【摘要】：電子鼻是一種模擬人嗅覺感官評價的智能感官儀器,其具有操作簡單、檢測分析快、靈敏度高、可實時監(jiān)控等優(yōu)點,已在食品原材料、生產(chǎn)加工以及儲運過程控制、食品摻假、食品品質(zhì)評價、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,分別從電子鼻信號偏移校正和基于色譜柱分離的電子鼻優(yōu)化兩方面進行優(yōu)化研究,同時探索了電子鼻在空氣異味感官強度評價方面的應(yīng)用方法。本文從以下三個方面進行探索:(1)電子鼻原始信號偏移校正方法研究。針對實際研究應(yīng)用中,電子鼻因為長時間使用而發(fā)生信號偏移問題,以構(gòu)建標準校正曲線的方法來對電子鼻采集數(shù)據(jù)進行校準。選取五種電子鼻傳感器相對敏感的典型氣體為檢測對象,然后通過不同的特征值提取方式對檢測結(jié)果進行優(yōu)化,分析并得到對待測物質(zhì)響應(yīng)良好的傳感器并建立其標準校正曲線;再通過該校正曲線對不同時間采集的樣品數(shù)據(jù)進行校正;最后通過分析校正后數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和一致性對校正曲線的實用性評價,實現(xiàn)對電子鼻數(shù)據(jù)漂移的校正。實驗結(jié)果顯示:對實驗數(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)信號值與標準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。通過校正曲線,對實驗數(shù)據(jù)進行校準后發(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,這說明樣品數(shù)據(jù)在經(jīng)過校正曲線的校準后,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)化檢測系統(tǒng),并應(yīng)用該方法對牛奶及奶制品的揮發(fā)性成分進行檢測,最終采用主成分分析算法和支持向量機算法對對檢測結(jié)果進行分析。通過在電子鼻載氣系統(tǒng)中加入不同類型的色譜填充柱,對6種不同的牛奶及奶制品樣品進行檢測,分析檢測結(jié)果得到適用于牛奶及奶制品樣品檢測的色譜填充柱類型;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)合支持向量機算法來建立對不同奶制品的識別模型;通過該模型可以實現(xiàn)對未知牛奶樣品的識別與分類,為牛奶及奶制品的快速檢測和人工智能感官方法奠定基礎(chǔ)。實驗結(jié)果顯示:通過在電子鼻載氣系統(tǒng)中加入色譜填充柱后,相對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牛奶及奶制品樣品的區(qū)分效果最佳;通過建立的牛奶及奶制品樣品的訓(xùn)練集模型,對未知牛奶樣品識別的準確率達到了 90%以上。(3)電子鼻空氣異味感官強度評價方法探索。根據(jù)標準嗅辨員的篩選方法建立感官嗅辨小組,根據(jù)合理的異味強度等級評定標準,對氨氣、二硫化碳、硫化氫、甲硫醇和三甲胺等五種異味氣體進行感官測評;通過分析感官測評結(jié)果,得到五種異味氣體的異味濃度、異味強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度的相關(guān)性模型;在感官評定結(jié)果的基礎(chǔ)上,利用電子鼻對五種異味氣體各等級強度所對應(yīng)濃度的樣品進行檢測,構(gòu)建電子鼻的響應(yīng)信號值與氣體濃度的相關(guān)性模型;最后結(jié)合感官測評的結(jié)果,得到電子鼻的響應(yīng)信號值與異味氣體的等級強度的模型關(guān)系,并利用該模型對異味環(huán)境氣體進行檢測分析。實驗結(jié)果顯示,電子鼻能夠?qū)諝猱愇陡泄僭u價給出準確評價。
【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)作為電子鼻的檢測器，類似于人的嗅覺細胞，待測樣品的氣逡逑味分子經(jīng)過氣敏傳感器表面時，，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)變成計算機可以識別和分析的數(shù)字信號，這些信逡逑號再經(jīng)過特征值處理等一些復(fù)雜的模式識別算法進行處理分析，最后得到待測氣逡逑體的特征的響應(yīng)信號值。逡逑

準確性［７２］。逡逑傳感器響應(yīng)基線處理的目的是實現(xiàn)漂移補償，可以增強信號對比，降低基線逡逑對信號的影響。圖２－１是電子鼻系統(tǒng)中傳感器的動態(tài)響應(yīng)，顯示的是待測樣逡逑品從未進入傳感器陣列到從氣室撤銷的過程，由圖上可以看出氣體檢測的三個階逡逑段，第一階段氣味未進入氣室，傳感器呈清洗結(jié)束時的基線狀態(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；第三階逡逑段為氣味撤銷階段，待測樣品隨著時間從氣室中撤走，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)這個圖譜逡逑一般常用以下方法對傳感器響應(yīng)進行基線處理。逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江工商大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH83

【參考文獻】

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本文編號：2654180