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《西北工业大学》 2000年
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人工嗅觉系统中的信息处理技术

曲建岭  
【摘要】: 基于气体传感器阵列与模式识别技术的人工嗅觉系统是解决气体传感器交 叉敏感特性的重要途径。本文首先综述了人工嗅觉系统的发展历程、现状和存 在问题,然后以人工神经网络、模糊逻辑和遗传算法为基础,通过大量实验数 据和结果,着重讨论了人工嗅觉系统中新型的信息处理技术,为人工嗅觉系统 的设计提供了新的思路和新的方法。本文研究工作主要有以下几个方面: 1.将半导体气体传感器阵列和有教师指导的前馈神经网络模式识别技术相 结合,构成单一气体定性识别系统。当利用教师样本对前馈神经网络进行训练 后,系统对于未曾见过的气体样本能够准确地识别; 2.比较了不同的信号预处理算法对气体定性识别效果的影响,认为“传感 器阵列归一化算法”能够降低或消除气体浓度对系统的影响,从而提高气体定 性识别系统的辨识率; 3.将半导体气体传感器阵列和无教师指导的自组织特征映射网络模式识别 技术相结合,构成单一气体定性识别系统。自组织特征映射网络通过竞争学习, 能够自动对三种气体样本进行聚类,并且对于未曾见过的气体样本也能够准确 地识别; 4.提出了一种基于模糊C-均值聚类算法的气体定性识别方法。对于未知 模式样本集,给定预期类别数c和模糊加权指数m,通过迭代优化目标函数 J(U,V),可以得到各类的最佳凝聚点,从而求得各样本的模糊隶属度,然后利 用最大隶属准则,可以判别各样本所属类别。计算结果表明,模糊C-均值聚类 算法能够有效地实现不同种类气体模式的划分和聚类,而且可以应用于气体样 本的实时检测; 5.利用遗传算法,并借助于反向传播神经网络,对气体定性识别系统中的 气体传感器进行筛选,通过评价传感器组合对反向传播网络识别单一气体结果 的影响,建立了一种优化传感器阵列的方法; 6.分析了半导体气体传感器温湿度效应对单一气体定量分析精度的影响, 提出了两种基于知识的温湿度补偿方法,即模糊修正因子法和人工神经网络法。 这两种温湿度补偿方法都可以充分利用现有的经验和知识,具有较高的智能性。 系统硬件方面只需要增加温湿度传感器,模糊推理和神经网络可以通过软件(算 西北工业大学博士学位论文 摘 要 法)完成,且参数和结构调节方便,实现较为简单; 7.建立了以人工神经网络为基础的混合气体定量分析系统,分析了影响系 统测量精度的主要因素,即样本质量和网络的学习精度,从而提出采用数据增 强技术提高样本对比度,采用样本筛选技术提高样本质量,并对网络的学习算 法进行了改进。实验结果表明,改进后的系统对混合气体的分析精度明显提高; 8.将局部连接神经网络应用于混合气体定量分析系统中,实验证明,局部 H 连接神经网络具有更好的推广能力,在提高系统的分析精度方面具有一定的优 B 势,因而适合于解诀诸如混合气体定量分析等一类问题。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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2 张覃轶,谢长生,阳浩,王林,张顺平;电子鼻模式识别算法的比较研究[J];传感技术学报;2005年03期
3 戴洪德;杨建华;杜新虎;王晗;王米娜;;电子鼻动态模式信息采集电路设计[J];传感技术学报;2005年04期
4 曲建岭,孙福娟;基于人工神经网络的混合气体定量检测方法[J];测试技术学报;2003年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王茂奎;基于城乡统筹发展的客运一体化研究[D];西南交通大学;2010年
2 刘鹏;基于多传感器融合无损检测鸡蛋品质的研究[D];南京农业大学;2011年
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4 石志标;智能仿生鼻及其应用研究[D];吉林大学;2004年
5 张覃轶;电子鼻:传感器阵列、系统及应用研究[D];华中科技大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
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3 曹勤;神经网络在人工嗅觉信息处理技术中的应用研究[D];汕头大学;2006年
4 王光大;基于数字人脑理论的人工嗅觉系统研究[D];燕山大学;2006年
5 刘静;基于人工嗅觉系统的智能火灾探测研究[D];太原理工大学;2007年
6 卜荣飞;基于多传感器融合的机器人嗅觉感知系统[D];河北工业大学;2007年
7 孙海;人工嗅觉信号识别方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
【参考文献】
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【共引文献】
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6 郭玉堂;刘路路;;基于佳点集遗传算法的边缘检测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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10 汪民乐;高晓光;;GA早熟问题的定量分析及其预防策略[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
2 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
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5 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
6 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
7 黄林峰;多目标进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
8 刘飞;四足机器人步态规划与平衡控制研究[D];中国科学技术大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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1 金翠云;崔瑶;王颖;;基于核PCA与SVM相结合的电子鼻模式识别算法研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2012年02期
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8 彭婧;张顺平;李华曜;谢长生;;MOS气敏传感器阵列优化与工作温度选择[J];传感技术学报;2008年06期
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10 张覃轶;胡伟;叶卫平;孙伟;姜栎;徐海维;;一种基于电子鼻的食醋识别新方法[J];传感器与微系统;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 黄永亮;张小琳;黎江华;吴纯洁;严茂伟;;关于中药“麻味”及其量化评价方法的思考[A];中华中医药学会中药炮制分会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 田石祥;冲裁上料机器人设计与视觉伺服系统的研究[D];东华大学;2011年
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10 张顺平;金属氧化物气体传感器响应动力学特性与阵列优化研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 魏亚飞;基于人工神经网络的机器嗅觉系统研究[D];昆明理工大学;2009年
4 张爱萍;阻抗法快速检测牛奶中菌落总数的研究[D];浙江大学;2011年
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6 黄永亮;毒性中药半夏、川乌有关炮制与“麻舌”评价的初探[D];成都中医药大学;2011年
7 马瑜璐;气相色谱—质谱—指纹图谱技术分析猪肉新鲜度的应用研究[D];华南理工大学;2011年
8 王振军;基于S_nO_2气体传感器阵列电子鼻系统研究与设计[D];杭州电子科技大学;2010年
9 王朱珍;基于气敏传感器阵列的信号处理与模式识别算法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
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10 于梅芳,王士卿;气体传感器阵列[J];传感器技术;1995年02期
【相似文献】
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5 李艳;基于离子液体/碳粉电导型气体传感器[D];上海师范大学;2010年
6 贾建;气体传感器智能测试系统和便携式酒精检测仪的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
7 吕坚;基于虚拟仪器的气体传感器自动测试系统研究[D];电子科技大学;2004年
8 谭明伟;γ-Fe_2O_3气体传感器敏感机理与应用研究[D];吉林大学;2005年
9 周超群;聚合物碳黑薄膜的制备及气敏特性研究[D];电子科技大学;2010年
10 张振平;无线传感器网络气体检测节点的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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