目前,糖尿病診斷一般采用傳統(tǒng)驗(yàn)血方式,是一種入侵式診斷,其耗時(shí)長(zhǎng),操作不方便,病患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)病癥,易耽誤最佳治療時(shí)間。前期研究表明糖尿病患者呼氣中丙酮含量較正常人明顯偏高,因而,將人體呼氣中的丙酮含量作為檢測(cè)糖尿病的依據(jù),為實(shí)現(xiàn)非入侵式的糖尿病診斷提供可能。本課題旨在通過金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器陣列與模式識(shí)別算法相結(jié)合,設(shè)計(jì)一套“人工嗅覺”電子鼻系統(tǒng),完成對(duì)痕量丙酮準(zhǔn)確識(shí)別并實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測(cè)過程自動(dòng)化與智能化,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)快速無創(chuàng)傷糖尿病檢測(cè)提供技術(shù)參考。完成的主要工作如下:（1）設(shè)計(jì)電子鼻硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括陣列中傳感器選取、陣列電路、動(dòng)態(tài)測(cè)試、數(shù)據(jù)采集等模塊。依據(jù)糖尿病患者呼氣中的成分與濃度選擇傳感器類型及數(shù)量,構(gòu)成電子鼻陣列;分析傳感器的電氣參數(shù),設(shè)計(jì)陣列電路;通過多個(gè)氣體流量控制器動(dòng)態(tài)配氣,配制三類氣體樣本,完成動(dòng)態(tài)測(cè)試;根據(jù)陣列中傳感器的數(shù)量與采集精度等,選擇數(shù)據(jù)采集卡。（2）數(shù)據(jù)處理與傳感器陣列優(yōu)化。采用移動(dòng)平滑濾波法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理完成數(shù)據(jù)預(yù)處理;提取各傳感器響應(yīng)過程中能表達(dá)樣本特征的數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)特征提取;根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù),分析各傳感器的靈敏度、選擇性、相關(guān)性以... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MFC動(dòng)態(tài)配氣

河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-19-度較高，導(dǎo)致腔室中環(huán)境溫度急劇升高。材料的耐高溫與無異味特性有助于實(shí)現(xiàn)腔室中實(shí)際氣體成分與通入目標(biāo)氣體成分盡可能一致。（3）腔室的氣密性好。腔室中的氣壓變化會(huì)影響傳感器基線值大校氣密性好的腔室提供了一個(gè)氣壓穩(wěn)定環(huán)境，能提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（4）腔室圓柱型結(jié)構(gòu)。圓柱型的腔室結(jié)構(gòu)有助于氣體流通，在進(jìn)行多次樣本檢測(cè)過程中更易于清洗附著在腔室內(nèi)壁上的殘余氣體成分。根據(jù)上述分析，選用耐高溫樹脂材料通過3D打印技術(shù)完成對(duì)電子鼻測(cè)試腔室的模型打印，該模型的有效容積為100ml。利用密封墊圈和螺絲將腔室與陣列電路板連接保證腔室的氣密性。設(shè)計(jì)成型的電子鼻測(cè)試腔室實(shí)物圖如圖3.6所示。圖3.5MFC動(dòng)態(tài)配氣圖3.6測(cè)試腔室實(shí)物圖3.3.3數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集卡是采集電路與上位機(jī)之間的通信橋梁。數(shù)據(jù)采集卡將電路中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為上位機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)電子鼻傳感陣列中的傳感器數(shù)量、采集精度以及模擬信號(hào)大小等參數(shù)，將選用MPS-010602型數(shù)據(jù)采集卡完成對(duì)陣列中各傳感器模擬信號(hào)輸出的采集任務(wù)。如圖3.7所示為MPS-010602型數(shù)據(jù)采集卡，其性能如下：

用于檢測(cè)糖尿病氣體標(biāo)志物的電子鼻系統(tǒng)設(shè)計(jì)-20-（1）具有16位的模擬輸入通道（2）12位A/D轉(zhuǎn)換器（3）輸入端信號(hào)量程0-10V（4）無增益時(shí)，分辨力2.5mv（5）最大的總誤差：＜0.2%圖3.7MPS-010602型數(shù)據(jù)采集卡MPS-010602數(shù)據(jù)采集卡具有多通道高精度的優(yōu)點(diǎn)，能滿足對(duì)陣列中各只傳感器電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。上位機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)將在第六章的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊詳細(xì)論述。3.4本章小結(jié)本章介紹了電子鼻硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括傳感器選娶陣列電路設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)三個(gè)部分。根據(jù)電子鼻應(yīng)用背景與目前商業(yè)化的氣體傳感器特性分析，初步選用9只商用氣體傳感器與實(shí)驗(yàn)室制備的高靈敏丙酮傳感器組合設(shè)計(jì)陣列。陣列電路采用集成芯片自行設(shè)計(jì)電路模塊，完成了對(duì)陣列中各傳感器的供電以及信號(hào)調(diào)理等功能。搭建動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，主要包括測(cè)試腔室、動(dòng)態(tài)配氣以及數(shù)據(jù)采集三個(gè)部分。首先，測(cè)試腔室根據(jù)環(huán)境、檢測(cè)氣體等因素考慮，設(shè)計(jì)出一個(gè)容積孝耐高溫、氣密性好以及利于氣體流通的腔室；然后，比較靜態(tài)配氣與動(dòng)態(tài)配氣，分析兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇動(dòng)態(tài)配氣用于配制樣本氣體；最后，根據(jù)傳感器陣列中的數(shù)量、采集精度以及模擬信號(hào)輸出，選擇MPS-010602型數(shù)據(jù)采集卡完成對(duì)傳感器陣列的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]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[D]. 徐克明.浙江大學(xué) 2017
[2]面向香水品質(zhì)評(píng)價(jià)的電子鼻研究[D]. 梅笑冬.吉林大學(xué) 2015
[3]基于硬件實(shí)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子鼻設(shè)計(jì)[D]. 張航.西南交通大學(xué) 2015
[4]VOC氣體檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[D]. 李杰.大連交通大學(xué) 2014
[5]基于C#與MATLAB混合編程的肝儲(chǔ)備功能分析系統(tǒng)研究[D]. 黃敬濤.吉林大學(xué) 2013
[6]基于VS2005的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的研究[D]. 田豐.太原理工大學(xué) 2012
[7]基于氣體傳感器陣列的白酒分類與識(shí)別[D]. 王立川.武漢理工大學(xué) 2011
[8]電子鼻硬件系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)[D]. 李華曜.華中科技大學(xué) 2008



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