本文關(guān)鍵詞：基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的雙腔室仿生嗅覺(jué)系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及模式識(shí)別等技術(shù)的迅速發(fā)展,人工嗅覺(jué)技術(shù)在食品檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、醫(yī)療診斷、防災(zāi)報(bào)警等領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。然而與生物嗅覺(jué)系統(tǒng)相比較,現(xiàn)有電子鼻系統(tǒng)中的傳感器數(shù)量少、穩(wěn)定性低(易受環(huán)境因素影響),交叉敏感性差以及傳感器毒化影響其識(shí)別性能,其檢測(cè)準(zhǔn)確率、實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)遜于人工。此外,與現(xiàn)有人工嗅覺(jué)系統(tǒng)不同的是,生物嗅覺(jué)是一個(gè)主動(dòng)感知過(guò)程(Active Olfactory),即通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)流經(jīng)細(xì)胞感受器陣列的氣體速度和氣體流量,使得氣味在細(xì)胞感受器陣列表面呈現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)空模式,為后續(xù)大腦嗅覺(jué)皮層處理提供預(yù)處理。Mozell在上世紀(jì)六十年代針對(duì)此現(xiàn)象提出了鼻粘膜色譜效應(yīng)假說(shuō),即上述嗅覺(jué)感知中的氣流調(diào)節(jié)類(lèi)似于氣相色譜效應(yīng),目的是將不同氣味分子在嗅覺(jué)粘膜不同區(qū)域分離,使得各種氣味形成不同的空間分布模式。本文正是受上述生物嗅覺(jué)假說(shuō)的啟發(fā),利用仿生電子粘膜的思想,設(shè)計(jì)了一套基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的仿生嗅覺(jué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的傳感器陣列分布于兩個(gè)腔室,腔室之間通過(guò)延時(shí)通道相連,以模擬鼻粘膜中兩塊不同的分區(qū)。系統(tǒng)包括氣體采樣配置、系統(tǒng)氣路控制、傳感器陣列驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等功能模塊,利用NI的虛擬儀器組態(tài)軟件Lab View進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)旨在獲取基于傳感器瞬態(tài)響應(yīng)的空時(shí)信息,模擬嗅覺(jué)粘膜氣體分辨模型中的色譜效應(yīng),即“鼻色譜”效應(yīng),再結(jié)合合適的模式識(shí)別算法來(lái)提高氣體識(shí)別的性能。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)著重研究了系統(tǒng)反應(yīng)氣室、延時(shí)通道、氣體流量等方面的變化對(duì)雙腔室系統(tǒng)性能的影響。在系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中,提取并分析了在空間和時(shí)間上的響應(yīng)信息,并采用主成分分析法等經(jīng)典模式識(shí)別算法對(duì)四種不同極性的有機(jī)氣體進(jìn)行辨識(shí)。同時(shí),利用Fluent流體仿真軟件分別模擬了氣體在單腔室和雙腔室中氣流和濃度的分布及變化情況。結(jié)果表明,雙腔室系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致,與傳統(tǒng)單腔室系統(tǒng)相比,該雙腔室電子鼻檢測(cè)系統(tǒng)成功模擬了鼻粘膜的色譜過(guò)程,且具有較好的氣體識(shí)別性能,是一種新穎的電子鼻氣室及傳感陣列構(gòu)建方法。
【關(guān)鍵詞】：仿生電子鼻 雙腔室 嗅覺(jué)粘膜 鼻色譜 延時(shí)通道 空時(shí)信息
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R318;TP212
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 本文主要工作和論文結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3.1 本文研究?jī)?nèi)容和主要工作12
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)12-14
• 第2章 仿生電子鼻系統(tǒng)14-22
• 2.1 人體嗅覺(jué)系統(tǒng)14-17
• 2.1.1 嗅覺(jué)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生機(jī)理14-15
• 2.1.2 嗅覺(jué)生理模型15-17
• 2.2 仿生嗅覺(jué)系統(tǒng)研究17-18
• 2.3 氣相色譜概況18-19
• 2.4 新型仿生電子鼻技術(shù)19-22
• 2.4.1 氣體傳感器溫度調(diào)制技術(shù)19-20
• 2.4.2 鼻粘膜色譜效應(yīng)的嗅覺(jué)仿生技術(shù)20-22
• 第3章 雙腔室仿生嗅覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-36
• 3.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)22-28
• 3.1.1 測(cè)試腔及傳感器分布24-25
• 3.1.2 氣路泵閥配置25-26
• 3.1.3 系統(tǒng)電源模塊26-27
• 3.1.4 進(jìn)氣裝置驅(qū)動(dòng)模塊27
• 3.1.5 數(shù)據(jù)采集卡27-28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)28-33
• 3.2.1 虛擬儀器技術(shù)及LabVIEW簡(jiǎn)介28-29
• 3.2.2 測(cè)試平臺(tái)控制程序29-31
• 3.2.3 上位機(jī)可視化及測(cè)試參數(shù)31-32
• 3.2.4 采樣數(shù)據(jù)信息32-33
• 3.3 采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理33-35
• 3.3.1 基線處理34
• 3.3.2 歸一化處理34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 延遲通道及流速對(duì)系統(tǒng)性能影響的實(shí)驗(yàn)研究36-50
• 4.1 系統(tǒng)參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試及優(yōu)化36-42
• 4.1.1 延時(shí)通道選擇36-38
• 4.1.2 延時(shí)通道長(zhǎng)度對(duì)傳感器響應(yīng)影響38-40
• 4.1.3 氣流對(duì)傳感器響應(yīng)影響40-42
• 4.2 雙腔室電子鼻系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析42-47
• 4.2.1 傳感器陣列空時(shí)響應(yīng)信息42-43
• 4.2.2 同腔室傳感器響應(yīng)時(shí)延信息43-45
• 4.2.3 不同腔室傳感器響應(yīng)時(shí)延信息45-47
• 4.3 主成分分析與結(jié)果47-49
• 4.3.1 單腔室測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果47-48
• 4.3.2 雙腔室測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 測(cè)試腔流體仿真分析50-54
• 5.1 Fluent簡(jiǎn)介50
• 5.2 測(cè)試腔建模50-51
• 5.3 流場(chǎng)中流速分布仿真51-52
• 5.4 氣體擴(kuò)散時(shí)間仿真52-53
• 5.4.1 單腔室氣體擴(kuò)散52-53
• 5.4.2 雙腔室氣體擴(kuò)散53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 第6章 雙腔室系統(tǒng)模型氣體分類(lèi)應(yīng)用54-59
• 6.1 Weka系統(tǒng)簡(jiǎn)介54
• 6.2 實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)采集54-56
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料54
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟54-55
• 6.2.3 數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備55-56
• 6.3 樣本分類(lèi)模型應(yīng)用56-57
• 6.4 不同識(shí)別算法分類(lèi)結(jié)果與比較57-58
• 6.5 本章小結(jié)58-59
• 第7章 結(jié)論與展望59-61
• 7.1 總結(jié)59-60
• 7.2 未來(lái)工作展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄64-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 馬鴻雁;;淺談虛擬儀器及其特點(diǎn)[J];發(fā)展;2008年01期

2 鄒小波,方如明,蔡健榮;人工嗅覺(jué)系統(tǒng)及其在卷煙煙氣中的研究[J];江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年03期

3 朱先約;宗永立;殷延齊;李炎強(qiáng);謝劍平;;利用電子鼻區(qū)分不同產(chǎn)地、不同品種的烤煙[J];中國(guó)煙草學(xué)報(bào);2009年03期

  本文關(guān)鍵詞：基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的雙腔室仿生嗅覺(jué)系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：316581