当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

基于FPGA面向口臭检测的电子鼻系统研究

发布时间:2018-01-31 01:19

  本文关键词: 电子鼻 传感器阵列 神经网络 模式识别 出处:《吉林大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:现实生活中,口臭是经常困扰人们的问题。口臭问题已经严重影响了人们的正常工作和生活。随着人们生活质量的提高,口臭已经引起越来越多的人关注。研究表明,口腔内可挥发性硫化物是口臭的主要来源。获知口腔内可挥发性硫化物的种类和浓度,对明确的诊断及进一步治疗有重要的意义。因此,提出了基于金属氧化物半导体传感器阵列、FPGA、BP人工神经网络的面向口臭检测的电子鼻系统,这种系统可以用于辅助医生诊断口臭病情。本文中使用硫化氢和甲基硫醇与空气充分混合模拟口臭患者的呼气,通过电子鼻系统对模拟的呼气进行定性和定量分析。首先,对典型的电子鼻系统进行研究,一个典型的电子鼻系统一般包括三个部分:传感器阵列,数字采集系统和模式识别算法。根据电子鼻的结构及工作原理,设计了面向口臭检测的电子鼻系统的系统框架及工作流程。系统包括气体采集系统和模式识别系统。其次,气体采集系统包括传感器电路和数据采集电路两个部分。传感器阵列和小信号放大电路被组装在一块印刷电路板上构成传感器电路,被放置在玻璃容器内,在恒温恒湿条件下对气体进行采样。A/D转换电路和通信电路构成的数据采集电路通过电缆与传感器电路相连,完成数据采集。采用UART(universal asynchronous receiver/transmitter)实现RS232通信方式将数据传至上位机。最后,对BP神经网络的工作原理及硬件实现进行了研究。采用MATLAB上位机软件,通过BP神经网络算法对来自气体采集系统的传感器阵列响应信号进行数据处理,分别建立气体与种类和气体与浓度之间的数学模型,然后通过这些模型和待测气体的响应信号,得到待测气体的种类和浓度信息,与实际种类和浓度进行对比,验证系统的准确性及可靠性。通过实验证明,采用气体传感器阵列和软件模拟的模式识别算法的电子鼻系统能够完成硫化氢和甲基硫醇的辨别以及硫化氢单一气体的浓度检测。综上所述,本文研制的基于FPGA的面向口臭检测的电子鼻系统在进行单一气体的定性定量检测方面已经证明有一定的可行性。电子鼻的实用化还需要更多的研究工作,具有很重要的研究意义和广阔的发展前景。
[Abstract]:In real life, halitosis is a problem that often puzzles people. The problem of bad breath has seriously affected people's normal work and life. With the improvement of people's quality of life. Halitosis has attracted more and more attention. Studies have shown that volatile sulfides in oral cavity are the main source of halitosis. Therefore, an electronic nose system for halitosis detection based on metal oxide semiconductor sensor array FPGABP artificial neural network is proposed. This system can be used to assist doctors in the diagnosis of halitosis. In this paper, hydrogen sulfide and methyl mercaptan are used to fully mix with air to simulate the breath of a patient with bad breath. Through the electronic nose system to simulate the qualitative and quantitative analysis of breath. First of all, the typical electronic nose system is studied. A typical electronic nose system generally consists of three parts: sensor array. Digital acquisition system and pattern recognition algorithm. According to the structure and working principle of electronic nose. The system framework and workflow of the electronic nose system for halitosis detection are designed. The system includes gas acquisition system and pattern recognition system. Secondly. The gas acquisition system includes two parts: the sensor circuit and the data acquisition circuit. The sensor array and the small signal amplifier circuit are assembled on a printed circuit board to form a sensor circuit and placed in a glass container. Under the condition of constant temperature and humidity, the data acquisition circuit composed of sampling. A- / D conversion circuit and communication circuit is connected with the sensor circuit through the cable. Complete data acquisition using UART(universal asynchronous receiver / transmitter). RS232 communication mode will be implemented to transmit data to the host computer. Finally. The working principle and hardware realization of BP neural network are studied. MATLAB software is used. The data of sensor array response signal from gas acquisition system are processed by BP neural network algorithm, and the mathematical models between gas and category and gas and concentration are established respectively. Then, through these models and the response signals of the gas to be tested, the information of the kind and concentration of the gas to be tested is obtained, and compared with the actual type and concentration, the accuracy and reliability of the system are verified. The electronic nose system using gas sensor array and pattern recognition algorithm simulated by software can distinguish hydrogen sulfide from methyl mercaptan and detect the concentration of single gas of hydrogen sulfide. The electronic nose system based on FPGA for halitosis detection has been proved to be feasible in the qualitative and quantitative detection of single gas. More research work is needed for the practicality of electronic nose. It has very important research significance and broad development prospect.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R781.9;TP212

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;神奇的电子鼻[J];应用科技;2000年07期

2 ;研究人员发明电子鼻 安检时仅凭体味就可辨身份[J];企业技术开发;2014年04期

3 孙成玺;;神奇电子鼻[J];聪明泉(少儿版);2007年04期

4 三目;;美国:电子鼻有望用于检测水果成熟度[J];中国果业信息;2012年09期

5 张若愚;;今天的电子鼻[J];科学之友;1996年02期

6 郭春阳;;电子鼻:嗅出疾病[J];科学世界;2000年02期

7 程军;可用于远程医疗的“电子鼻”[J];现代通信;2001年11期

8 ;商用电子鼻走入市场[J];传感器世界;2002年01期

9 ;科海撷趣[J];科技成果纵横;2002年03期

10 石志标,左春怪,张学军;新颖的仿生检测技术——电子鼻[J];测试技术学报;2004年01期

相关会议论文 前10条

1 徐亚丹;王俊;赵国军;;基于电子鼻的对掺假的“伊利”牛奶的检测[A];中国食品科学技术学会第五届年会暨第四届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2007年

2 黄品文;郑丽敏;;嵌入式电子鼻系统的研究现状与发展趋势[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年

3 杨国强;张淑娟;;电子鼻技术在酒类识别应用中的研究进展[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年

4 田程;刘春生;张媛;;电子鼻技术在气味识别中的研究进展[A];中华中医药学会第十届中药鉴定学术会议暨WHO中药材鉴定方法和技术研讨会论文集[C];2010年

5 王俊;徐亚丹;;基于电子鼻的对掺假的牛奶的检测[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年

6 贾宗艳;任发政;郑丽敏;;电子鼻技术及在奶制品中的应用研究进展[A];食品感官科学前沿与发展——首届中国食品感官科学学术研讨会暨《食品感官科学》课程建设研讨会论文集[C];2006年

7 林然;陈星;徐风娟;王平;;仿生人工嗅觉-生物电子鼻的研究进展[A];第二届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2006年

8 康明丽;牟德华;陈辉;;仿生电子鼻及其在食品鉴评中的应用[A];食品感官科学前沿与发展——首届中国食品感官科学学术研讨会暨《食品感官科学》课程建设研讨会论文集[C];2006年

9 郑丽敏;闫鹏程;朱虹;吴平;芦筱菲;黄品文;贾宗艳;白福铭;任发政;;电子鼻特征参数优化与识别比较[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年

10 秦树基;黄林;;用于酒类识别的电子鼻研究[A];第六届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2000年

相关重要报纸文章 前10条

1 胡德良;美科学家研究出能嗅出疾病的“电子鼻”[N];中国中医药报;2008年

2 俞陶然;电子鼻可“闻”出变质食品[N];中国质量报;2007年

3 彭德倩;“电子鼻”巧辨食品新鲜度[N];解放日报;2007年

4 中食;电子鼻可嗅出橙汁真伪[N];消费日报;2009年

5 记者 郑晓春;以研发出可探测癌症的电子鼻[N];科技日报;2010年

6 留民;以发明可探测四种早期癌症的电子鼻[N];中国医药报;2010年

7 郑晓春;以色列制成电子鼻可准确嗅出4种癌症[N];中国质量报;2010年

8 实习生 车羽佳 记者 于艳新;“电子鼻”让人们不再“谈吃色变”[N];大连日报;2011年

9 ;让电子鼻嗅出肺癌[N];河北日报;2003年

10 ;意大利研究出能检测肺癌的“电子鼻”[N];今日信息报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 王吉;面向多气味识别和等级预测的电子鼻应用方法研究[D];华东理工大学;2015年

2 赵贞贞;基于光吸收传感的电子鼻气体图谱处理方法研究[D];重庆大学;2016年

3 黄晓辰;基于电子鼻和电子舌的苹果汁中脂环酸芽孢杆菌污染的快速检测方法研究[D];西北农林科技大学;2016年

4 庄柳静;在体生物电子鼻气味检测及嗅觉感知机理研究[D];浙江大学;2017年

5 胥勋涛;医用电子鼻关键技术研究[D];重庆大学;2009年

6 史志存;电子鼻及其应用研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年

7 闫嘉;基于电子鼻技术的人体伤口感染检测系统构建及算法研究[D];重庆大学;2012年

8 于慧春;基于电子鼻技术的茶叶品质检测研究[D];浙江大学;2007年

9 陈星;呼吸检测电子鼻及其在肺癌诊断应用中的研究[D];浙江大学;2008年

10 傅均;基于嗅觉神经网络的电子鼻仿生信息处理技术研究[D];浙江大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 孔春胜;基于混合阵列的气敏电子鼻系统研究及其在气体定量分析中的应用[D];浙江大学;2015年

2 万代立;电子鼻系统信号预处理及识别[D];昆明理工大学;2015年

3 冀大选;基于LabVIEW平台的有毒有害气体电子鼻监测系统的设计[D];天津理工大学;2015年

4 赵婧;电子鼻在种子生活力检测和品种鉴别中的应用研究[D];内蒙古大学;2015年

5 陈新伟;基于GPRS的无线电子鼻系统设计与试验[D];浙江大学;2015年

6 张航;基于硬件实现BP神经网络的电子鼻设计[D];西南交通大学;2015年

7 束庆波;电子鼻技术在易制毒化学品检测中的应用研究[D];安徽工程大学;2015年

8 吴文凯;电子鼻去漂移方法及其在食品检测中的应用[D];河南科技大学;2015年

9 马利杰;电子鼻对羊奶及羊奶粉掺假的快速检测研究[D];西北农林科技大学;2015年

10 王宇璇;电子鼻在奥尔良调理鸡肉风味控制中的应用[D];安徽农业大学;2014年



本文编号:1477774

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1477774.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e4657***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com