智舌的虛擬儀器實驗平臺設計與構建研究.pdf

1、電子舌是一種由交互敏感傳感器陣列、信號調(diào)理電路以及模式識別算法構成的智能分析儀器。它以快速、簡便、安全等特點迅速在食品質(zhì)量與安全、生物、環(huán)境等領域得到廣泛應用。然而，隨著各類電子舌應用日益廣泛，逐漸曝露出靈活性差、可配置性弱等問題，在面對復雜的測試對象時，往往造成其性能銳減甚至完全不適用的弊端。因此，設計一種系統(tǒng)可重構、功能可自行定義的電子舌以適應不同的檢測需求，具有重要的實際意義。 針對上述問題，本論文采用虛擬儀器構建了一種伏

2、安型電子舌實驗平臺-智舌，并基于LabVIEW編程工具設計了一套應用開發(fā)軟件模型。智舌平臺主要由特定的傳感器陣列模塊、自行設計的信號調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集卡以及基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境的電腦四部分構成，實現(xiàn)了激勵信號生成、多通道信號采集和實時顯示、電極清洗等功能。為驗證該操作平臺的可行性與可靠性，本論文以茶飲料為實驗對象，采用組合頻率脈沖信號作為激發(fā)信號，采集傳感器陣列響應信號并進行特征值提取，然后結合模式識別算法對其進行了區(qū)分辨識實驗。

3、 本論文的主要研究工作及其結果如下： (1)設計一種六通道信號調(diào)理電路，作為智舌的核心電子學模塊。通過后期調(diào)試與技術改進，解決了信號噪聲、激勵信號失真以及系統(tǒng)動態(tài)響應信號輸出范圍小等問題，有效地提高智舌檢測的精確性和可靠性。 (2)構建基于虛擬儀器的智舌實驗平臺，將系統(tǒng)的硬件設計模塊化以便于后期調(diào)試與維護；著重開發(fā)基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境的測試軟件模型以實現(xiàn)根據(jù)不同研究需求快速配置的目的。 (3)在組合

4、頻率脈沖信號的激發(fā)下，對傳感器陣列產(chǎn)生的響應信號特點進行分析總結，從而設計出合適的特征值提取算法，同時完成了基于LabSQL的樣品數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與訪問，進而實現(xiàn)與模式識別算法軟件的無縫連接。 (4)將主成分分析方法應用于康師傅茶飲料系列的快速區(qū)分；運用SIMCA方法對不同品牌紅茶及摻有不同比例水的同種紅茶進行識別，辨識率達到100％。結果表明基于虛擬儀器構建智舌平臺的可行性與可靠性。 綜上所述，本論文采用虛擬儀器作為開發(fā)環(huán)境