电子鼻与电子舌融合技术及其应用

电子鼻是模拟哺乳动物嗅觉器官开发出的一种高科技产品，可以快速表征气体整体信息，即“指纹信息”；电子舌的工作过程是模仿哺乳动物的味觉形成过程，迅速分析被测液体的整体成分，并做出综合评价。生活中许多物质具有气液两相性，若单独采用电子鼻或电子舌技术只可以检测物质的一种特性，会存在一定的局限性，但是目前很少有人将电子鼻与电子舌技术进行融合。 本文主要研究工作和结果如下： （1）设计并成功构建了基于动态顶空采样法的电子鼻系统，包括硬件和软件两部分。其硬件部分包括传感器阵列、气室、气路等部分的设计，软件部分是基于LabVIEW8.6设计而成的，实现了对采集信号的实时显示、存储、历史曲线的调用，信号的预处理以及模式识别等功能。除此之外搭建了三电极的伏安型电子舌系统，其中三电极分别为工作电极、参比电极、辅助电极。 （2）通过构建的电子鼻和电子舌系统分别对8种不同品牌的白酒进行检测，并将电子鼻与电子舌系统的特征数据进行融合。采用主成分分析法和贝叶斯分类法分别对电子鼻、电子舌以及二者融合的特征数据进行处理。得出单独应用电子鼻系统对样本的错分类概率为25%；单独应用电子舌系统对样本的错分类概率为10%；二者融合使得对样本的错分类概率降为7.5%。 （3）采用构建的电子鼻与电子舌系统分别检测了9种含有不同比例老油的食用油，并将主成分分析法和偏最小二乘法应用于对电子鼻、电子舌以及二者融合特征数据的处理，最后得出三种情况下对9种掺假食用油的预测误差：单独应用电子鼻技术，预测误差为12.099%；单独应用电子舌技术，预测误差为4.65%；当二者融合时，能够更好的对掺假食用油进行预测，误差减小为2.93%。 综上所述，本文成功地设计并构建了电子鼻系统，同时搭建了电子舌实验平台，并将两种技术进行融合，取得了预期的效果，为后续电子鼻与电子舌融合技术的发展奠定良好的基础。