集成電子鼻系統(tǒng)及氣體人工神經(jīng)網(wǎng)絡識別研究.pdf

1、作為一種仿生學人工嗅覺器件，電子鼻是氣體、氣味識別的重要手段之一?，F(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和科技水平的日益進步給人類文明帶來了空前的繁榮，但隨之產(chǎn)生的一些易燃易爆、有毒有害氣體也對我們的生態(tài)環(huán)境和安全健康構成了一定的影響。因此，具有高精度和高集成化程度的電子鼻研究對環(huán)境氣體監(jiān)測是重要的和感興趣的。在課題組工作基礎上，本文使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別方法，配合溶膠-凝膠法和噴墨打印成膜技術制備的金屬氧化物氣敏薄膜傳感器陣列，構建完善的集成電子鼻硬件

2、和軟件系統(tǒng)，并對多種危險氣體進行了安全閾值內(nèi)的定性定量識別研究。 利用金屬鹽溶于乙醇形成溶膠，添加各種摻雜物，使用噴墨打印技術將其噴鍍在同一基片的不同位置，經(jīng)過水解和熱處理過程，最終制成由不同摻雜的SnO2、ZnO、Fe2O3、WO3四種金屬氧化物組成的5×5納米復合型氣敏薄膜傳感器陣列，擴展了電子鼻的多氣體選擇性。 通過集成氣體收集、加熱和溫控裝置，以及數(shù)據(jù)采集、繼電器控制、端口通訊等模塊和相關電路的設計，成功構建電子

3、鼻硬件系統(tǒng)；利用串行接口與普通計算機連接，并分別基于MATLABDAQ工具箱和VC++環(huán)境編寫了相應的代碼，實時采集各氣敏傳感器的電阻值。 基于MATLAB平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱，分別構建BackPropagation(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡和RadialBasisFunction(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡，對由6個不同摻雜的SnO2基氣敏傳感器組成的陣列，在5種危險氣體各20個濃度點的靈敏度響應數(shù)據(jù)進行定性定量識別研究，結(jié)果表明BP神經(jīng)網(wǎng)絡氣體

4、定性識別能力較強，而RBF神經(jīng)網(wǎng)絡在氣體定量識別方面更具優(yōu)勢，利用MATLAB的GUI編程進行二者的有機融合，實現(xiàn)了對氣體的高精度識別。 在VC++環(huán)境下構建電子鼻軟件識別控制系統(tǒng)；利用MATLABEngine引擎函數(shù)庫，編寫跨平臺的應用程序接口，實現(xiàn)了VC++與MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡工具的無縫連接和數(shù)據(jù)通訊；基于5×5氣敏傳感器陣列，對CO、CH4、H2S、NO、H2、NO2、C2H2等7種常見的危險氣體及CH4和H2的混合氣體