基于虚拟仪器的电子舌系统研究

【摘要】： 电子舌是一种模拟人类舌头鉴别味觉信息的电子仪器,可以通过传感器阵列得到液体的整体特征信号,辅以相应的模式识别算法区分出不同的味道。在食品识别和食品质量检测、环境检测等领域中得到了广泛的应用。因此研究和设计高性能电子舌,具有十分重要的意义,也己成为国内外学者的研究热点。 本课题自主开发出了一整套电子舌系统,该电子舌由离子选择电极、信号调理与采集模块、数据分析处理模块三个部分组成。主要研究工作包括如下几方面: 在原理方面,介绍了电子舌系统常用的传感器和检测方法,重点介绍了直接电位法中采用指示电极和参比电极组成的离子选择电极阵列对待测液体进行检测的理论依据。 在信号调理和采集方面,针对本研究的电极阵列,设计了四通道高精度放大电路,将高阻抗传感器输出的弱电压信号进行放大处理,并经过数据采集卡采集后传送到PC机。 在电子舌系统软件设计方面,采用虚拟仪器软件,开发出电子舌系统仪器平台,实现了友好的人机交互和仪器控制功能。 在数据分析处理方面,运用主成分分析(PCA)、线性分析(LDA)、人工神经网络(ANN)、遗传算法(GA)以及它们的组合算法,对传感器数据进行分析识别。 采用本电子舌系统,分析了五种不同品牌的矿泉水,运用以上数据分析算法,对实验样本进行了分类识别,并将识别结果进行了对比,结果显示:自适应遗传算法优化的BP神经网络在五种不同品牌的矿泉水预测中,识别率能够达到100%,比较其他的分类识别算法提高了检测的精度,显示了该电子舌系统良好的区分能力,并在其他液体识别中具有实用性和可行性。