电子鼻与电子舌融合技术及其应用

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电子鼻是模拟哺乳动物嗅觉器官开发出的一种高科技产品,可以快速表征气体整体信息,即“指纹信息”;电子舌的工作过程是模仿哺乳动物的味觉形成过程,迅速分析被测液体的整体成分,并做出综合评价。生活中许多物质具有气液两相性,若单独采用电子鼻或电子舌技术只可以检测物质的一种特性,会存在一定的局限性,但是目前很少有人将电子鼻与电子舌技术进行融合。本文主要研究工作和结果如下:(1)设计并成功构建了基于动态顶空采样法的电子鼻系统,包括硬件和软件两部分。其硬件部分包括传感器阵列、气室、气路等部分的设计,软件部分是基于LabVIEW8.6设计而成的,实现了对采集信号的实时显示、存储、历史曲线的调用,信号的预处理以及模式识别等功能。除此之外搭建了三电极的伏安型电子舌系统,其中三电极分别为工作电极、参比电极、辅助电极。(2)通过构建的电子鼻和电子舌系统分别对8种不同品牌的白酒进行检测,并将电子鼻与电子舌系统的特征数据进行融合。采用主成分分析法和贝叶斯分类法分别对电子鼻、电子舌以及二者融合的特征数据进行处理。得出单独应用电子鼻系统对样本的错分类概率为25%;单独应用电子舌系统对样本的错分类概率为10%;二者融合使得对样本的错分类概率降为7.5%。(3)采用构建的电子鼻与电子舌系统分别检测了9种含有不同比例老油的食用油,并将主成分分析法和偏最小二乘法应用于对电子鼻、电子舌以及二者融合特征数据的处理,最后得出三种情况下对9种掺假食用油的预测误差:单独应用电子鼻技术,预测误差为12.099%;单独应用电子舌技术,预测误差为4.65%;当二者融合时,能够更好的对掺假食用油进行预测,误差减小为2.93%。综上所述,本文成功地设计并构建了电子鼻系统,同时搭建了电子舌实验平台,并将两种技术进行融合,取得了预期的效果,为后续电子鼻与电子舌融合技术的发展奠定良好的基础。
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