智舌應(yīng)用穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、智舌是本實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的一種新型電子舌系統(tǒng)，由傳感器陣列、信號(hào)激發(fā)與接收電路以及智能算法三個(gè)部分組成。前期研究表明：智舌在酒類(lèi)辨識(shí)、茶類(lèi)分級(jí)、原乳監(jiān)控以及病菌檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。因此，本論文在實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ)上，從參比電極穩(wěn)定性、采樣頻率與采集信號(hào)穩(wěn)定性的關(guān)系、激勵(lì)信號(hào)穩(wěn)定性以及檢測(cè)軟件的整體性和完整性四個(gè)方面，針對(duì)智舌產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究工作及結(jié)果如下：
　　 (1)傳感器參比電極穩(wěn)

2、定性研究
　　 Ag/AgCl參比電極易漏液且需要定期維護(hù)，穩(wěn)定性較低，不適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，因此需要一種更穩(wěn)定的參比電極來(lái)代替它。本研究以四種飲料為樣品，對(duì)鉑柱電極和Ag/AgCl電極分別作為參比電極的檢測(cè)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：鉑柱電極和Ag/AgCl電極作為參比電極時(shí)，智舌對(duì)于樣品的區(qū)分能力沒(méi)有顯著性差異。此外，鉑柱電極奇異值比例為13.9％、11.7％、14.4％和16.1％，平均值為14.0％；Ag/AgCl電極奇異值

3、比例為13.3％、12.2％、19.4％和12.7％，平均值為14.4％，針對(duì)智舌應(yīng)用，前者穩(wěn)定性略高。因此，在區(qū)分能力相近的基礎(chǔ)上，選擇更適合在線實(shí)時(shí)檢測(cè)的鉑柱電極作為參比電極解決智舌在線實(shí)時(shí)檢測(cè)穩(wěn)定性問(wèn)題。
　　 (2)智舌信號(hào)采樣頻率研究
　　 由于信號(hào)采樣頻率與采集信號(hào)真實(shí)度之間具有一定關(guān)聯(lián)，并會(huì)影響穩(wěn)定性，需要選擇一個(gè)合適的采樣頻率進(jìn)行信號(hào)采集以保證智舌系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本研究利用LabVIEW修改智舌程序，設(shè)計(jì)了

4、500、1K、10K和20K四個(gè)采樣頻率，并以四種綠茶為樣品，對(duì)四個(gè)采樣頻率下智舌檢測(cè)穩(wěn)定性進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)：在20K采樣頻率下，樣品響應(yīng)信號(hào)真實(shí)度最高，樣品區(qū)分程度最高為90.06，重復(fù)檢測(cè)區(qū)分穩(wěn)定性最高。因此，選擇20K作為采樣頻率來(lái)解決智舌產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中采集信號(hào)穩(wěn)定性問(wèn)題。
　　 (3)智舌激勵(lì)信號(hào)研究
　　 由于波形產(chǎn)生系統(tǒng)的物理局限性，方波信號(hào)無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)穩(wěn)定激發(fā)，需要一種更為穩(wěn)定的信號(hào)來(lái)代替其作為激勵(lì)信號(hào)

5、。本研究通過(guò)對(duì)不同激勵(lì)信號(hào)對(duì)比研究，建立了以正弦波為基礎(chǔ)的包絡(luò)激勵(lì)信號(hào)。研究發(fā)現(xiàn)：包絡(luò)激勵(lì)信號(hào)對(duì)于不同類(lèi)樣品以及同類(lèi)樣品具有良好地區(qū)分辨識(shí)效果；包絡(luò)激勵(lì)信號(hào)和大幅脈沖激勵(lì)信號(hào)的重復(fù)檢測(cè)區(qū)分值分別為25.7和26.1，效果接近；包絡(luò)激勵(lì)信號(hào)檢測(cè)漂移程度小于大幅脈沖信號(hào)，重復(fù)檢測(cè)穩(wěn)定性高。因此，選擇包絡(luò)信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)以解決智舌在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過(guò)程中的信號(hào)激發(fā)和重復(fù)檢測(cè)穩(wěn)定性問(wèn)題。
　　 (4)智舌檢測(cè)軟件研究
　　 通過(guò)Mat

6、lab軟件GUI和Data Acquisition Toolbox(數(shù)據(jù)采集工具箱)開(kāi)發(fā)了新版本智舌檢測(cè)軟件并實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。相比于舊版基于LabVIEW平臺(tái)開(kāi)發(fā)的檢測(cè)軟件，新版軟件首次實(shí)現(xiàn)Matlab軟件與Access數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，并于智舌數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)現(xiàn)一體化，有效提高了智舌數(shù)據(jù)傳輸與處理的穩(wěn)定性。
　　 綜上所述，本論文通過(guò)研究解決了智舌參比電極穩(wěn)定性、采集信號(hào)穩(wěn)定性、激勵(lì)信號(hào)穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)傳輸處理穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)，有