基于神经网络的电子鼻检测系统研究

研制了一套由51单片机和厚膜传感器阵列组成的电子鼻系统,并介绍了该系统的工作原理。对不同气体通过传感器阵列产生的响应信号进行了数据采集,利用BP神经网络对样本进行分析识别,并在显示终端实现气体成分的定性或定量显示。     

基于虚拟仪器开发平台的便携式电子鼻系统

自行研制了基于PCMCIA标准的便携式采集设备的电子鼻系统,设计集GGA及TGS系列气体传感器阵列的信号拾取与调理功能于一体的硬件电路,以及基于虚拟仪器软件开发平台Labwindows/CVI的电子鼻信号采集与识别多功能配套软件。系统的传感器阵列结构具有良好的置换性,可针对检测气体的类别选取充分反映样本信息的最佳器件型号组合,对于多类气体检测具有通用特性。便携式电子鼻使得信号采集实验不再局限于实验室,方便了在室外环境下对气体样本响应信息的实时动态扫描。以5种品牌香烟作为分析样本验证了系统有效性,通过主成分分析(PCA)法证明了样本数据良好的聚类特性,并比较最小二乘法、BP神经网络和支持向量机(SVM)算法的识别效果,其中应用支持向量机算法得到了100%的最优识别率。     

基于KPCA和RBF网络的电子鼻气体识别

提出了将KPCA特征提取和RBF网络识别相结合的气体检测方法,设计了一种用于气体实时检测的电子鼻系统,探讨了核主成分分析(KPCA)和RBF神经网络相结合进行气体识别的可行性.将传感器阵列的动态检测方法应用到电子鼻系统中,对甲苯、乙酸酐、乙醚、丙酮4种气体进行检测,针对响应信息的非线性变化利用KPCA进行特征提取,并作为RBF网络的输入,检测系统重复性和稳定性好,识别率可达87.5%.     

气体传感器阵列智能测试系统

介绍了可以进行多种动态测试、具有自动进样装置的气体传感器阵列智能测试系统。系统根据金属氧化物传感器阵列的气敏响应特性，通过计算机的实时控制，实现气体的自动进样和传感器响应信号的数据采集等过程，从而提高了测试的重复性和可靠性。     

二元混合气体识别中传感器阵列优化方法研究

用于混合气体识别的电子鼻系统中,气体传感器阵列直接决定了识别效果、算法复杂性和硬件成本。为了研究阵列优化方法,以甲烷和乙烯二元混合气体为识别对象,将方差分析法和主成分分析法相结合用于气体传感器阵列的筛选优化,对比了优化前和优化后的传感器阵列对二元混合气体的识别效果。该阵列优化方法能够最大限度地简化传感器阵列,优化后的传感器阵列在保持识别精度的同时,传感器数量更少、软硬件成本降低、网络收敛速度更快。     

自动增益的钢丝绳检测电路及等空间信号采集的实现

给出一种基于频-压转换器和对数运算放大器的钢丝绳信号自动增益和等空间采集电路，测试结果表明该电路可方便地消除钢丝绳探伤中检测速率对线圈传感器输出的影响，避免信号在AID输入端产生饱和。设计了基于胁和DSP的多传感器（霍尔传感器阵列）钢丝绳检测系统，给出了由FFGA产生多通道模拟开关和A／D控制时序的仿真结果，表明系统可以实现多路信号的等空间采样。     

基于单传感器温度调制的无线电子鼻系统设计

针对无线电子鼻系统应用多个气体传感器组成传感器阵列功耗过大的问题,本文研究了基于温度调制技术的单传感器动态检测方法,并设计了相应的无线电子鼻系统,实现了单一传感器对混合气体的定量分析.根据半导体气体传感器在不同工作温度下具有不同响应灵敏度的特点,用高压5 V、低压1.5 V、周期为150 s的矩形脉冲加热电压控制传感器工作在高温和低温两种状态,通过选取一个加热周期内传感器动态响应在4个时刻的采样点,构成4个虚拟传感器响应.利用支持向量机回归算法建立混合气体分析模型,提高小样本情况下的泛化性能.对氢气和甲烷两种气体混合样本进行实验,结果表明该系统可有效地分析混合气体成分,具有较高的精度,较低的功耗,并可通过无线传感器网络对目标气体进行实时监控.     

基于特征提取与选择的气体识别研究

在电子鼻系统中,特征提取和选择以及分类模型都是其性能改进的关键。针对从传感器阵列中提取单一特征时会忽略传感器特异性的问题,提出基于相关性分析来选择每一个传感器最优的特征提取方法,组成最优特征向量进行气体识别,实验表明：通过该方式提取的特征向量在分类模型中表现更好,在各模型的平均识别准确率提升了0.027,其中支持向量机和人工神经网络提升效果最明显,分别提升了0.031和0.054。并根据模型特性和实际需求,提出逻辑回归与支持向量机结合的二次分类模型,实验表明该模型能够进一步提高分类准确率,降低具体气体检测场景中辨别气体错误的风险。     

电子鼻及其在白酒识别中的应用

论述了电子鼻的原理、结构及其在白酒识别中的应用。模拟生物嗅觉系统,由气敏传感器阵列是结合模式识别技术构成了电子鼻。用它对几种白酒进行了分类和识别实验,结果表明,其不仅能识别不同香型的白酒,而且可以识别同一香型的白酒。     

微型电子鼻测量技术与仪器

报导了自行研制的微型鼻系统,它是以普通金属氧化物气敏传感器阵列组成的探测特定气体的高效系统。测量技术应用了人工神经元网络出色的模式识别能力。整个系统由传感器阵列、信号调理电路、电脑溴泡、结果显示电路组成,具有灵敏度、准确度高、抗干扰能力强等优良性能,克服了一般电子鼻仪器体积大、成本高的缺点,并可以简便地重复开发。介绍了微型电子鼻的测量原理和方法,并着重介绍了仪器制作和测量结果。     

基于微流量气体传感器的数据采集系统

系统采用微流量气体热导传感器TCS208F进行H2浓度数据采集,设计了信号调理电路,并在传感器外部设计环境温度控制电路实现传感器的恒温检测.传感器输出的微弱信号经放大电路送入微处理器S3C44B0中进行后续处理,完成H2浓度的数据采集与显示.理论研究和实验表明:该数据采集系统克服了传统热导传感器检测误差大、环境温度补偿困难等诸多问题,具有广阔的应用前景.     

基于集成芯片的细胞生理参数自动分析仪的硬件设计

基于集成芯片的多功能细胞生理自动分析仪需要对微电极阵列传感器(Microelectrode Array Sensor, MEAS),光寻址电位传感器(Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)和细胞电阻抗传感器(Electric Cell Substrate Impedance Sensor, ECIS)3类传感器的输出信号进行检测.文中介绍了针对MEAS设计的专用前置放大电路;针对LAPS和ECIS,以AD5933集成阻抗转换芯片为核心,设计了电压衰减(增益)电路、电压偏置电路、频率扫描电路和偏压扫描电路,信号的放大采用了微弱电流采样技术.利用MSP430单片机编程实现了对整个系统的控制及与PC机的通讯.最后完成了对硬件系统的测试,结果表明文中的设计基本达到了系统检测的要求.     

电子鼻多组分气体检测算法与性能研究

多组分气体检测在工业和环境监测、人体呼出气检测等领域需求广泛。通过对多组分气体的快速检测分析,有助于保障工业生产安全、保护生态环境。电子鼻系统是一种重要的多组分气体检测技术,它能够模拟人类嗅觉,对多种气体或气味进行快速识别。文中针对人体呼出气中常见气体NO₂、乙醇和甲醛,通过电子鼻动态配气系统配制不同浓度的单一和混合气体,重点研究电子鼻信号特征提取与多组分气体检测算法,实现了对目标气体的可靠检测,具有较高的定性识别和定量分析准确性,为多组分气体检测技术研究提供了思路和手段。     

气体传感器阵列测试系统

介绍一个实用的气体传感器阵列测试系统的硬件和软件。该系统根据半导体气体传感器的特性，用多种波形产生电路给气体传感器加热，使该系统能够检测到一些通常方法检测不到的本质特性，为测试多传感器的性质提供了一个很好的工作平台。     

基于光纤传感器的扭矩检测系统

主机超负荷运转会降低轴承使用寿命,利用光纤传感器开发扭矩检测系统。设计STM32的扭矩测量系统,选择呈45°和135°的光纤传感器读取光纤信号,设计转速检测电路和光纤传感器信号调理电路,编写传感器数据采集和扭矩计算程序,利用扭矩平台验证检测系统。实验结果显示波长和转速识别精度分别为0.01 mm和1 r/min,恒扭矩检测的相对误差在1.6%以内。结果表明该扭矩检测系统能够满足应用需求。     

基于FPGA的电容式声压传感器阵列信号采集存储系统

针对水下声信号探测和电容式声压传感器阵列工程应用的需求,设计了一种应用于该传感器阵列的信号采集存储系统。该系统解决了实际应用中电容式声压传感器阵列输出信号无法直接检测、电容变化-电压变化转换精度低等问题。该系统以FPGA为控制核心实现该传感器阵列不同阵元的电路匹配,同时完成信号的预处理、采集及存储。系统测试过程中,采集并存储电容式声压传感器输出信号,并通过上位机对存储信号进行读取,测试结果表明:该系统在水下工作稳定,可正确记录水声信号。     

基于STM32的多通道探头阵列低频电磁检测系统研究

针对多通道探头阵列低频电磁检测系统进行研究,阐述了低频电磁技术检测机理和组成结构,提出采用多通道感应式磁传感器检测线圈阵列作为缺陷信号有效拾取介质,并基于STM32控制器完成多通道阵列励磁探头、激励电路、信号调理采样电路及存储读取一体化电路模块的系统化设计。实验结果表明,该系统运行稳定,可有效规避外部杂散磁场干扰,并实时输出当前检测位置缺陷信息(幅值、相位),为低频电磁无损检测技术的进一步发展提供了优良的实验基础。     

集成式多功能振动信号测试系统的研制

针对目前振动信号测试系统的不足之处,研制了集成式多功能振动信号测试系统,适用于多路加速度及位移信号感应、滤波及放大处理、数据采集及分析.系统由传感器、集成式信号采集装置、计算机系统组成.集成式采集装置集信号调理电路、数据采集电路、通信电路、电源电路于一体,其中信号调理电路和数据采集由计算机编程控制,使软件与硬件有机结合在一起.系统自带电源,结构紧凑,集成度高,携带使用方便,测试操作简单易学,应用范围广.最后,经试验测试效果很好.     

基于LabVIEW的振动测试系统研究

由于传统测试仪器价格昂贵、配置灵活性差等缺点,文章结合振动测试的原理和要求,设计了一个基于LabVIEW图形化编程语言的振动测试系统。系统分为两个部分:硬件部分通过传感器、信号调理电路和数据采集卡把振动信号转换输入到计算机中;软件部分利用LabVIEW 2011平台实现数据采集、信号产生、信号处理及分析的功能。同时,对该系统软件部分的设计进行了详细地介绍。     

基于ICA的气体模式识别方法研究

文中提出一种基于独立成分分析的非监督气体模式识别方法,用多元统计理论中的独立成分分析(independent component analysis-ICA)来分析金属氧化物半导体气体传感器阵列响应数据,进而实现对不同种类气体的分类.对所设计的电子鼻实验系统测量得到的气体传感器阵列稳态响应数据进行了白化和快速定点独立成分分析(FastICA)处理.实验结果表明该方法对区分一氧化碳(CO)、甲烷(CH_4)和氢气(H_2)3种气体有很高的识别率.