集成電子鼻系統(tǒng)及氣體人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別研究.pdf

1、作為一種仿生學(xué)人工嗅覺(jué)器件，電子鼻是氣體、氣味識(shí)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(jìn)步給人類文明帶來(lái)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(duì)我們的生態(tài)環(huán)境和安全健康構(gòu)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(duì)環(huán)境氣體監(jiān)測(cè)是重要的和感興趣的。在課題組工作基礎(chǔ)上，本文使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別方法，配合溶膠-凝膠法和噴墨打印成膜技術(shù)制備的金屬氧化物氣敏薄膜傳感器陣列，構(gòu)建完善的集成電子鼻硬件

2、和軟件系統(tǒng)，并對(duì)多種危險(xiǎn)氣體進(jìn)行了安全閾值內(nèi)的定性定量識(shí)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(shù)將其噴鍍?cè)谕换牟煌恢茫?jīng)過(guò)水解和熱處理過(guò)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(fù)合型氣敏薄膜傳感器陣列，擴(kuò)展了電子鼻的多氣體選擇性。 通過(guò)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(guān)電路的設(shè)計(jì)，成功構(gòu)建電子

3、鼻硬件系統(tǒng)；利用串行接口與普通計(jì)算機(jī)連接，并分別基于MATLABDAQ工具箱和VC++環(huán)境編寫(xiě)了相應(yīng)的代碼，實(shí)時(shí)采集各氣敏傳感器的電阻值。 基于MATLAB平臺(tái)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，分別構(gòu)建BackPropagation(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RadialBasisFunction(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)由6個(gè)不同摻雜的SnO2基氣敏傳感器組成的陣列，在5種危險(xiǎn)氣體各20個(gè)濃度點(diǎn)的靈敏度響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性定量識(shí)別研究，結(jié)果表明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)氣體

4、定性識(shí)別能力較強(qiáng)，而RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在氣體定量識(shí)別方面更具優(yōu)勢(shì)，利用MATLAB的GUI編程進(jìn)行二者的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣體的高精度識(shí)別。 在VC++環(huán)境下構(gòu)建電子鼻軟件識(shí)別控制系統(tǒng)；利用MATLABEngine引擎函數(shù)庫(kù)，編寫(xiě)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序接口，實(shí)現(xiàn)了VC++與MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具的無(wú)縫連接和數(shù)據(jù)通訊；基于5×5氣敏傳感器陣列，對(duì)CO、CH4、H2S、NO、H2、NO2、C2H2等7種常見(jiàn)的危險(xiǎn)氣體及CH4和H2的混合氣體