基于分層時序記憶模型的電子鼻技術(shù)研究.pdf

1、電子鼻是一種用于氣體檢測的仿生設(shè)備，主要由氣敏傳感器陣列和模式識別算法兩大模塊構(gòu)成。與專業(yè)嗅覺師、現(xiàn)代化學分析儀器等氣體分析方法相比，使用電子鼻系統(tǒng)檢測氣體具有簡單、客觀和廉價的優(yōu)點。
　　 研究者們嘗試使用多種氣體信號采集方法和模式識別算法實現(xiàn)電子鼻系統(tǒng)，其中氣敏傳感器陣列配合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別方法是現(xiàn)有嗅覺識別技術(shù)中效果較好的一種。電子鼻系統(tǒng)的研究熱點主要集中在兩個方面:交叉敏感的傳感器陣列技術(shù)以及高效通用的模式識別算法。氣敏

2、傳感器是電子鼻將氣味化學信號轉(zhuǎn)換成電信號的原件，其響應(yīng)敏感性和穩(wěn)定性決定了整個系統(tǒng)的性能。模式識別算法是決定電子鼻系統(tǒng)智能程度的關(guān)鍵，目前包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多種模式識別方法已經(jīng)應(yīng)用到電子鼻系統(tǒng)中，但識別率和識別性能的提高依然是電子鼻研究中的重點。本文采用傳感器陣列采集氣體信號，基于分層時序記憶模型實現(xiàn)模式識別的解決方案設(shè)計電子鼻系統(tǒng)實現(xiàn)氣體定性識別。重點研究了一種新的人工智能算法模型Hierarchical Temporal Mem

3、ory，并將其引入到電子鼻系統(tǒng)的信息處理中。
　　 本文首先分析電子鼻系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計電子鼻實驗信號采集系統(tǒng)。采集系統(tǒng)包括氣體采樣配置、反應(yīng)氣室控制、傳感器陣列驅(qū)動、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集等完整流程，并研究了傳感器陣列信號預處理與特征提取與轉(zhuǎn)化方案。
　　 然后研究了HTM腦皮層學習算法，包括HTM原理、層級結(jié)構(gòu)、編碼方式、學習和預測能力的實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用HTM設(shè)計實現(xiàn)了一個人工嗅覺識別系統(tǒng)。本文還將嗅覺識別系統(tǒng)應(yīng)用到