基于多传感器优化的农药残留快速检测新方法

提出了一种基于CatBoost算法的传感器阵列优化策略。采用自行研制的基于仿生嗅觉的电子鼻测试系统,检测蒲公英上残留的农药敌百虫,提取蒲公英样本的响应特征信息,对传感器阵列进行多特征数据融合。使用CatBoost算法对数据矩阵进行特征选择,优化后的传感器数量从12个减少到3个,准确率从91.69%提高到98.03%,减少了约88%的特征值,优于相关系数、递归消除和其他常用算法,解决了传感器繁多、数据冗余的问题,大大提高了检测精度。结果表明:在蒲公英敌百虫残留检测上使用CatBoost算法可提高电子鼻的鉴别能力。     

基于电子鼻无损鉴别掺假蜂蜜

对不同采样时间、传感器清洗时间和样品温度等电子鼻测定条件进行优化,确定电子鼻检测掺假蜂蜜的最佳参数。利用电子鼻检测分别掺入10%、20%、30%、40%、50%果葡糖浆的掺假蜂蜜样品,通过进行主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)研究不同数据处理方法的电子鼻对掺假蜂蜜的定性鉴别能力。结果表明:电子鼻结合PCA和LDA均能区分掺假蜂蜜;LDA具有实现对蜂蜜掺假浓度半定量鉴别的潜力。得出结论,基于电子鼻对掺假蜂蜜的无损鉴别是可行且具有实际意义的。     

基于LabVIEW的嵌入式电子鼻系统设计

为了方便、快速地检测白酒的品质,研究设计了一种嵌入式电子鼻系统。该系统的数据采集模块与气体传感器阵列串口连接,同时与电脑的USB接口连接。系统的传感器阵列包含6种气体传感器,数据采集卡选用USB-6002,上位机软件是在LabVIEW程序开发环境下编写。系统测试时,对3种不同品牌的白酒进行了检测,结果显示,对样品数据的分类准确率可达90%以上。     

玉米汁辨识中的传感器阵列优化

针对玉米汁饮料品质评价自动化关键技术问题,对用于玉米汁饮料分类辨识的传感器阵列进行了筛选优化。采用因子分析对各传感器响应信号之间的内在关联进行了研究,依据相关系数和旋转后的因子含义将传感器分为6类,并组合成12组不同的传感器阵列。利用概率神经网络判定界面可以任意复杂的特点,选择平滑参数为0.01时构建的判定界面表征出不同组传感器阵列所得数据对分类结果的影响差异。选择S4,S2,P2,P3,S6,S7传感器组合,构建新的传感器阵列,并对7种玉米汁饮料进行辨识。优化后的传感器阵列对玉米汁饮料的分类准确率为98.016%,高于未经优化的传感器阵列的分类准确率(94.444%)。     

分立传感器电子鼻

利用不同的分立传感器组成传感器阵列。通过试验测试组成阵列的分立传感器,以确定性能更好的传感器阵列组成方式。使用北京京宫酒业技术发展公司生产的京宫二锅头酒作为试验样品,分别按照1∶3、1∶2、1∶1的比例加入蒸馏水,与不加水的原装酒进行比较,检验传感器阵列的性能。采集数据后使用神经网络判断阵列的可用性。研究结果证明调换传感器可以提高系统性能。     

基于稀疏矩阵的全聚焦阵列优化算法

为了满足全聚焦阵列超声扫查实时成像、图像缺损清晰可辨等要求,建立了一种全聚焦成像（TFM）相控阵列的稀疏优化模型,利用最小冗余度阵列（MRLA）进行稀疏设计,利用遗传算法（GA）对扫查图像信噪比进行优化;将最终优化后的稀疏阵列与满阵、最小冗余阵、遗传算法优化阵列的声场波束图进行对比,并以此阵列为基础建立全聚焦扫查环境,对连续的20个点缺陷进行扫查测试。实验证明：37选16的阵列利用此模型稀疏优化后,最高旁瓣可获得4.902 8 dB的优化,稀疏率为0.27的阵列较满阵成像效率提高了58.3%,且API值为0.539 7,得到的扫查图像既可获得最小冗余下的最大信息量,又具有良好的旁瓣特性,同时阵列稀疏化,极大地提高了全聚焦扫查效率。     

一种基于电子鼻的辛味中药材的分类鉴别方法研究

为获取新的气味识别方法以提高智能传感器模式分类识别准确率和速度,使用了内置10个传感器的便携式电子鼻PEN3对辛味中药材进行气味采集检测.将辛味中药材在烧杯中进行密封静置待其形成稳定的气味顶空环境时,运用电子鼻对其进行检测采样得到样品高维气味数据信息.与传统的线性数据分析方法不同,针对气味蕴含多种诸如浓度、各种挥发性物质成分等特征,可知气味非线性的本质特征,在本次分析中采用了流形算法中的非线性的局部线性嵌入（Locally Linear Embedding,LLE）算法对非线性的气味数据进行特征提取与降维,再采用基于Fisher的线性判别分析（Linear Discriminant Analysis,LDA）实现对特征子空间的模式聚类与分类,通过多次实验优化LLE算法的参数,得到了最佳的辛味中药材的模式识别效果.分析结果表明,运用LLE和LDA相结合的算法（即LLE_LDA）可以很好地完成不同种类辛味中药材的挥发性气味信息的模式分类,为深层次地分析基于电子鼻的气味数据信息提供了一种新方法.     

糖尿病呼气检测分析仪设计

丙酮可以作为糖尿病呼气检测的一种标志物.从呼气检测角度出发,基于电子鼻原理设计了糖尿病呼气检测分析仪.研究中基于金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor,MOS)气体传感器设计了传感器阵列,基于末潮呼气缓冲原理(Buffered end-tidal,BET)设计了呼气进样器,基于Matlab...     

超临界CO2布雷顿循环余热回收系统性能分析与优化

为了经济高效地回收超临界CO₂布雷顿循环(SCBC)的余热，分别采用卡琳娜循环(KC)和有机朗肯循环(ORC)作为底循环，设计了SCBC/KC及SCBC/ORC这2种系统方案.对2种方案系统进行参数分析并利用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对联合循环系统进行多目标优化计算，将优化结果与SCBC系统性能进行比较，突出联合循环系统的性能优势.参数分析结果表明：2种联合循环系统热力性能均存在最佳压比；升高底循环膨胀比有助于提升系统热力性能；提高底循环涡轮机进口温度有助于改善系统?经济性能.对比结果表明：优化后的SCBC/KC系统热效率和?效率较优化前SCBC系统分别升高了9.27%和8.69%，?经济成本仅升高了0.92%;SCBC/ORC系统热效率和?效率较优化前SCBC系统分别升高10.73%和10.08%，?经济成本升高了1.87%.通过比较分析可知，SCBC/KC系统更经济，而SCBC/ORC系统更节能.     

基于圆锥形仿生气体室的鸡肉新鲜度电子鼻检测技术

为了快捷、无损检测鸡肉新鲜度,建立了基于圆锥形仿生气体采集室的电子鼻系统。根据鸡肉产生的气味,合理选用了气敏传感器阵列。借鉴嗅觉灵敏的犬类鼻道结构,优化设计了仿生气体采集室。采用RBF神经网络作为模式识别方法。经理化试验结果表明,系统检测鸡肉新鲜度准确率高达98.75%,因此所设计的仿生电子鼻检测鸡肉新鲜度是可行的。     

花椒的气味指纹分析技术应用与探索

川菜特征性调味料——花椒的气味浓烈、口味刺激,对其品质评定主要靠人工感官评价,难以进行连续、准确的评价,而常规分析方法耗时长、成本高,应用性差。本文对气味指纹技术(电子鼻)检测原理和常用分析方法进行介绍,为烹饪原料的快速、连续检测提供了新的科学方法。     

嗅觉可视化技术在猪肉新鲜度检测中的应用

针对肉类快速检测的需求和人工嗅觉技术存在的检测范围窄、受环境温度影响大等缺陷,根据金属卟啉化合物与有机小分子气体反应后发生颜色变化的原理,介绍了人工嗅觉可视化技术在肉类检测中的应用,首先介绍了金属卟啉化合物的特性及气体可视化传感器阵列的制作过程,然后对嗅觉可视化系统的组成做了简要介绍．     

基于遗传算法的传感器优化布置

为解决空间网格结构模态测试中的传感器位置优化布置问题,提高采集数据信息的完备性,采用遗传算法优化传感器布置位置.在解的编码过程中采用二维数组,每一行存储一个可行解;采用强制变异避免遗传算子操作过程中出现同一个位置重复布置的问题.为了提高收敛速度,将基于模态矩阵QR分解的传感器优化布置结果作为第一代父群.对单层球面网壳进行优化计算后,将基于遗传算法的优化结果和QR分解得到的结果进行了应变能指标和相关性矩阵(MAC)的比较,发现前者不仅在应变能指标有大幅度的提高,而且相关性矩阵也有相应改善.     

应用电子鼻分析香精及产品气味变化相关性

优化了电子鼻录入香精及产品气味信息的方法,在该录入条件下实现了电子鼻区分香精及对应产品在贮藏过程中气味信息的变化.对2支香精及对应产品在常温条件下贮藏过程中的气味变化进行了追踪,并通过对不同气味信息建立模型,分析了香精及产品在贮藏过程中气味变化的相关性.     

电子鼻与电子舌在饮料品质评价中的应用

随着传感技术的发展,电子鼻与电子舌以其独特的优越性广泛应用于食品的品质评价中.阐述了电子鼻与电子舌的结构组成及其在饮料的种类识别、品质控制、定量分析和感官评价等方面的应用,并指出了其在发展过程中需要解决的问题.     

高柔弹性电子皮肤压力触觉传感器的研究

为解决可用于机器人等复杂三维载体表面的电子皮肤触觉传感器难以兼具高柔弹性及压力检测功能的难题,从材料的选取、结构的优化以及新型制作工艺等方面进行了研究,提出研制高弹性的柔性电子皮肤压力触觉传感器新方法. 采用新型银纳米线（AgNWs）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料,基于半圆与圆形相结合的高柔弹性导电薄膜电极层及阵列式“多孔PDMS”的新型“三明治”式传感器阵列结构,极大地提高了触觉传感器的柔弹性,用模具固化成型工艺制作了高柔弹性电子皮肤压力触觉传感器. 结果表明:这种电子皮肤压力触觉传感器具有良好的柔弹性,其弹性拉伸率超越人类皮肤的弹性,达到了30%,可覆盖于机器人等复杂三维载体表面；在不同载荷条件下进行了压力大小及分布情况的测量,发现在自然及拉伸状态下,该电子皮肤压力触觉传感器均具有较高的线性度、灵敏度及较小的迟滞误差. 研究结果为机器人触觉感知技术和智能化发展奠定了基础.