基于人工嗅觉的香油精快速检测仪器创新设计

摘要

在现代生活中，食品安全日益成为人们关注的焦点，可是其状况却不容乐观。其中，食用植物油的质量安全同样令人堪忧。掺杂添加剂的行为在业内普遍存在，其中香油精是比较常用的添加剂，但是长期食用香油精却会对人体产生很大的损害。目前传统的检测方法尚不能对其进行快速的分辨甄别。随着传感器技术的发展，使得应用传感器检测气味变为现实，人工嗅觉——电子鼻系统应运而生。鉴于香油精本身具有的香味浓郁的特点，利用电子鼻技术可以实现对香油精的快速检测。本文设计了一种专门用于香油精检测的电子鼻原型，实现了香油精的准确快速检测。
　　完整的电子鼻系统是由气敏传感器阵列及其信号采集和模式识别系统组成。本文致力于气敏传感器阵列的研究以及与之相适应的信号采集装置的开发，最终使仪器能够采集气敏传感器的动态响应数据，完成简单的图像分析和数据存储任务。为后续的模式识别系统提供可靠、有效的数据。本文的主要研究内容包括：
　　1）设计了相应的信号调理电路，结合成熟的信号处理技术以及相关的传感器特性合理设计电路，为获取有效的传感器信号提供了前提条件；
　　2）设计了针对香油精的气敏传感器阵列，针对香油精样本进行了大量的综合对比实验，在此基础上，优选气敏传感器搭建传感器阵列，为电子鼻提供了实际意义上的‘嗅觉细胞’；
　　3）设计了基于MSP430F149的数据采集硬件。模数转换部分，直接借助 MSP430自带的A/D进行转换，替代了昂贵的数据采集卡，为电子鼻系统继续开发提供了硬件基础；
　　4）设计了电子鼻的上位机的控制软件，采用LabVIEW开发平台实现了数据的存储、显示以及电子鼻的控制功能为电子鼻提供了虚拟控制面板。
　　本文设计的电子鼻系统，完成了前期的数据采集任务，通过图形判断，能够很容易的区分出添加了0.5％香油精的混合液，并且为后续的香油精成分的鉴别工作提供了准确的数据基础。

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第 1 章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 电子鼻研究现状

1.3 论文的主要研究内容

1.4 论文的文章结构

第 2 章 气敏传感器阵列搭建及采样电路设计

2.1 气敏传感器概述

2.2 TGS 气敏传感器工作原理

2.3 TGS 气敏传感器特性

2.4 传感器选型与阵列搭建

2.5 前置信号处理电路

第 3 章 电子鼻下位机系统设计

3.1 单片机机选型

3.2 下位机总体设计

3.3 信号采集模块

3.4 温度模块

3.5 通讯模块

第 4 章 电子鼻上位机系统设计

4.1 虚拟仪器应用的软件

4.2 虚拟仪器软件设计

第 5 章 实验及数据分析

5.1 系统测试

5.2 实验方案

5.3 实验数据及结果分析

第 6 章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附 录 1

附 录 2

附 录 3

附 录 4

致谢

攻读学位期间取得的科研成果