本文關(guān)鍵詞：基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的雙腔室仿生嗅覺系統(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)、計算機技術(shù)及模式識別等技術(shù)的迅速發(fā)展,人工嗅覺技術(shù)在食品檢測、環(huán)境檢測、醫(yī)療診斷、防災(zāi)報警等領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。然而與生物嗅覺系統(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別性能,其檢測準確率、實時性遠遜于人工。此外,與現(xiàn)有人工嗅覺系統(tǒng)不同的是,生物嗅覺是一個主動感知過程(Active Olfactory),即通過動態(tài)調(diào)節(jié)流經(jīng)細胞感受器陣列的氣體速度和氣體流量,使得氣味在細胞感受器陣列表面呈現(xiàn)復(fù)雜的時空模式,為后續(xù)大腦嗅覺皮層處理提供預(yù)處理。Mozell在上世紀六十年代針對此現(xiàn)象提出了鼻粘膜色譜效應(yīng)假說,即上述嗅覺感知中的氣流調(diào)節(jié)類似于氣相色譜效應(yīng),目的是將不同氣味分子在嗅覺粘膜不同區(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假說的啟發(fā),利用仿生電子粘膜的思想,設(shè)計了一套基于鼻粘膜色譜效應(yīng)的仿生嗅覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)的傳感器陣列分布于兩個腔室,腔室之間通過延時通道相連,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、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)的空時信息,模擬嗅覺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)合合適的模式識別算法來提高氣體識別的性能。本文通過實驗著重研究了系統(tǒng)反應(yīng)氣室、延時通道、氣體流量等方面的變化對雙腔室系統(tǒng)性能的影響。在系統(tǒng)性能實驗驗證中,提取并分析了在空間和時間上的響應(yīng)信息,并采用主成分分析法等經(jīng)典模式識別算法對四種不同極性的有機氣體進行辨識。同時,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)的實驗結(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系統(tǒng)成功模擬了鼻粘膜的色譜過程,且具有較好的氣體識別性能,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 嗅覺粘膜 鼻色譜 延時通道 空時信息
【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】：2015
【分類號】：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 本文研究內(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 人體嗅覺系統(tǒng)14-17
• 2.1.1 嗅覺結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生機理14-15
• 2.1.2 嗅覺生理模型15-17
• 2.2 仿生嗅覺系統(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)的嗅覺仿生技術(shù)20-22
• 第3章 雙腔室仿生嗅覺系統(tǒng)設(shè)計22-36
• 3.1 實驗測試平臺硬件設(shè)計22-28
• 3.1.1 測試腔及傳感器分布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 進氣裝置驅(qū)動模塊27
• 3.1.5 數(shù)據(jù)采集卡27-28
• 3.2 實驗測試平臺軟件設(shè)計28-33
• 3.2.1 虛擬儀器技術(shù)及LabVIEW簡介28-29
• 3.2.2 測試平臺控制程序29-31
• 3.2.3 上位機可視化及測試參數(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 延遲通道及流速對系統(tǒng)性能影響的實驗研究36-50
• 4.1 系統(tǒng)參數(shù)實驗測試及優(yōu)化36-42
• 4.1.1 延時通道選擇36-38
• 4.1.2 延時通道長度對傳感器響應(yīng)影響38-40
• 4.1.3 氣流對傳感器響應(yīng)影響40-42
• 4.2 雙腔室電子鼻系統(tǒng)實驗結(jié)果與分析42-47
• 4.2.1 傳感器陣列空時響應(yīng)信息42-43
• 4.2.2 同腔室傳感器響應(yīng)時延信息43-45
• 4.2.3 不同腔室傳感器響應(yīng)時延信息45-47
• 4.3 主成分分析與結(jié)果47-49
• 4.3.1 單腔室測試實驗結(jié)果47-48
• 4.3.2 雙腔室測試實驗結(jié)果48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 測試腔流體仿真分析50-54
• 5.1 Fluent簡介50
• 5.2 測試腔建模50-51
• 5.3 流場中流速分布仿真51-52
• 5.4 氣體擴散時間仿真52-53
• 5.4.1 單腔室氣體擴散52-53
• 5.4.2 雙腔室氣體擴散53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 第6章 雙腔室系統(tǒng)模型氣體分類應(yīng)用54-59
• 6.1 Weka系統(tǒng)簡介54
• 6.2 實驗樣本數(shù)據(jù)采集54-56
• 6.2.1 實驗材料54
• 6.2.2 實驗步驟54-55
• 6.2.3 數(shù)據(jù)集準備55-56
• 6.3 樣本分類模型應(yīng)用56-57
• 6.4 不同識別算法分類結(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 未來工作展望60-61
• 參考文獻61-64
• 附錄64-66
• 致謝66-67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 馬鴻雁;;淺談虛擬儀器及其特點[J];發(fā)展;2008年01期

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

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

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

本文編號：316581