基于传感器阵列的鲜食葡萄冷链微环境气体检测方法研究
发布时间：2021-11-22 19:55
已证明,冷链微环境中保证温度的适宜和一定的气体氛围,可以延缓水果晚熟期,保证鲜活质量。因此在冷链物流运输过程中,如何实时检测冷链环境中的气体信号,并进而探究气体信号与水果品质变化的关系,实现冷链过程动态监测,是当前冷链物流产业中亟需解决的关键问题。基于此背景,本论文针对冷链物流中鲜食葡萄的保鲜问题提出基于传感器阵列的气体检测方法并开展了一系列研究。针对鲜食葡萄保鲜的气体成分及其理化体积分数范围,通过调研比较现有气体传感器技术,选择多种金属氧化物传感器（11个TGS系列传感器）和电化学传感器（2个霍尼韦尔的4SO2-2000系列）构成初始阵列。通过利用现有气体传感器测试平台对其进行了系统的测试,分析响应曲线,提取特征参数,比较传感器针对目标气体的性能。测试的气体成分主要包括冷链微环境中的二氧化硫（SO2）气体、二氧化碳（CO2）气体和氧气（O2）,为了提高适应性,还探讨了传感器对工业环境中常见的甲烷（CH4）和一氧化碳（CO）两种干扰性气体的响应。为了实现使用较少的传感器实现目标...
【文章来源】：山东工商学院山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分MOX传感器的实物图
（a）结构图 （b）实物图图 2.2 电化学型气体传感器结构图及实物照片电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由感应电极（或工作电极）和对比电极组成，并由一个薄电解层隔开，当气体扩散进入传感器后发生氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经 2 个电极，电流与气体浓度成正比例变化。如果气体的浓度不断升高，电流也不断增加，传感器对气体浓度的响应将不成线性，因此两电极传感器有局限性，为此引入了第三电极，即参考电极。电化学传感器主要由透气膜、电极、电解质、过滤器等组成。本文选取调研的电化学传感器都是三电极的。针对鲜食葡萄冷链微环境中含有 SO2气体，表 2.4 列出了本文调研的针对 SO2检测的电化学型气体传感器的典型型号及参数。表 2.4 SO2电化学型气体传感器的型号及参数[54]类型 型号 量程 精度/灵敏度 气体MF-20 0-20ppm ±0.5ppm SO2
从而可对数据进一步分析。图 2.3 标准配气源 图 2.4 测试系统实物图2.3.2 软件设置测试平台的软件是基于 LabVIEW 编程平台实现的。LabVIEW 是一种可视化编程语言，具有很强的人机交互性、灵活性以及可读性，并且 LabVIEW 可以很好的与MATLAB、C 语言等结合，更好地对数据分析与处理。测试中首先在配气测试表中设置每种气体成分需要的检测浓度，然后在配气过程中，通过 LabVIEW 中的文件读取，把表格中设置的数值读取进来，从而根据表中的数值进行动态配气。在配气过程中，干燥的合成空气作为稀释和清洗的作用，根据公式（2-1）可以得出稀释时各个 MFC 的流量转换关系[30]。12341'1x1CxxxxxxFlowFlowFlowFlowFlowC （2-1）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于传感器阵列优化的东北山参品质检测方法研究[J]. 赵格格,俞瑜,郑乐,楼雄伟,李剑,惠国华. 传感技术学报. 2017(05)
[2]用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化[J]. 徐克明,王俊,邓凡霏,韦真博,程绍明. 农业工程学报. 2017(03)
[3]三大保鲜技术在蔬菜贮藏中的应用研究进展[J]. 马玉芳,李秋荣. 青海农林科技. 2016(03)
[4]农产品冷链物流背景下的果蔬气调保鲜技术应用[J]. 周斌,费汉华,刘小更. 价值工程. 2016(26)
[5]鲜食葡萄冷链物流气体传感器响应特征试验研究[J]. 王想,肖新清,朱志强,张永军,张小栓. 农业机械学报. 2016(01)
[6]电子鼻传感器阵列优化对猪肉新鲜度法的检测[J]. 王智凝,郑丽敏,方雄武,杨璐. 肉类研究. 2015(05)
[7]我国果蔬冷链物流研究[J]. 覃昊,李相林. 企业技术开发. 2015(11)
[8]基于KPCA和CIPSO-PNN的煤与瓦斯突出强度辨识模型[J]. 王雨虹,付华,张洋. 传感技术学报. 2015(02)
[9]我国果蔬冷链物流建设现状及发展建议[J]. 常丽娜,韩星. 中国果菜. 2015(02)
[10]基于遗传PNN神经网络的真空阀自动调试系统[J]. 严保康,周凤星,张伟. 仪表技术与传感器. 2015(01)
博士论文
[1]乙烯对采后低温冷藏桃果实香气合成调控的分子机理研究[D]. 王贵章.中国林业科学研究院 2014
硕士论文
[1]面向气体传感器与电子鼻的测试平台设计及分析方法研究[D]. 刘峰.山东工商学院 2017
[2]典型叶类蔬菜低温冷藏工艺的研究[D]. 林永艳.上海海洋大学 2013
[3]气体传感器阵列检测系统的研究与设计[D]. 马亚彬.中国科学技术大学 2009
[4]气敏传感器阵列优化应用研究[D]. 彭婧.华中科技大学 2008
[5]电子鼻气敏传感器的温度调制特性研究[D]. 唐芸.重庆大学 2007
本文编号：3512349
【文章来源】：山东工商学院山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分MOX传感器的实物图
（a）结构图 （b）实物图图 2.2 电化学型气体传感器结构图及实物照片电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由感应电极（或工作电极）和对比电极组成，并由一个薄电解层隔开，当气体扩散进入传感器后发生氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经 2 个电极，电流与气体浓度成正比例变化。如果气体的浓度不断升高，电流也不断增加，传感器对气体浓度的响应将不成线性，因此两电极传感器有局限性，为此引入了第三电极，即参考电极。电化学传感器主要由透气膜、电极、电解质、过滤器等组成。本文选取调研的电化学传感器都是三电极的。针对鲜食葡萄冷链微环境中含有 SO2气体，表 2.4 列出了本文调研的针对 SO2检测的电化学型气体传感器的典型型号及参数。表 2.4 SO2电化学型气体传感器的型号及参数[54]类型 型号 量程 精度/灵敏度 气体MF-20 0-20ppm ±0.5ppm SO2
从而可对数据进一步分析。图 2.3 标准配气源 图 2.4 测试系统实物图2.3.2 软件设置测试平台的软件是基于 LabVIEW 编程平台实现的。LabVIEW 是一种可视化编程语言，具有很强的人机交互性、灵活性以及可读性，并且 LabVIEW 可以很好的与MATLAB、C 语言等结合，更好地对数据分析与处理。测试中首先在配气测试表中设置每种气体成分需要的检测浓度，然后在配气过程中，通过 LabVIEW 中的文件读取，把表格中设置的数值读取进来，从而根据表中的数值进行动态配气。在配气过程中，干燥的合成空气作为稀释和清洗的作用，根据公式（2-1）可以得出稀释时各个 MFC 的流量转换关系[30]。12341'1x1CxxxxxxFlowFlowFlowFlowFlowC （2-1）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于传感器阵列优化的东北山参品质检测方法研究[J]. 赵格格,俞瑜,郑乐,楼雄伟,李剑,惠国华. 传感技术学报. 2017(05)
[2]用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化[J]. 徐克明,王俊,邓凡霏,韦真博,程绍明. 农业工程学报. 2017(03)
[3]三大保鲜技术在蔬菜贮藏中的应用研究进展[J]. 马玉芳,李秋荣. 青海农林科技. 2016(03)
[4]农产品冷链物流背景下的果蔬气调保鲜技术应用[J]. 周斌,费汉华,刘小更. 价值工程. 2016(26)
[5]鲜食葡萄冷链物流气体传感器响应特征试验研究[J]. 王想,肖新清,朱志强,张永军,张小栓. 农业机械学报. 2016(01)
[6]电子鼻传感器阵列优化对猪肉新鲜度法的检测[J]. 王智凝,郑丽敏,方雄武,杨璐. 肉类研究. 2015(05)
[7]我国果蔬冷链物流研究[J]. 覃昊,李相林. 企业技术开发. 2015(11)
[8]基于KPCA和CIPSO-PNN的煤与瓦斯突出强度辨识模型[J]. 王雨虹,付华,张洋. 传感技术学报. 2015(02)
[9]我国果蔬冷链物流建设现状及发展建议[J]. 常丽娜,韩星. 中国果菜. 2015(02)
[10]基于遗传PNN神经网络的真空阀自动调试系统[J]. 严保康,周凤星,张伟. 仪表技术与传感器. 2015(01)
博士论文
[1]乙烯对采后低温冷藏桃果实香气合成调控的分子机理研究[D]. 王贵章.中国林业科学研究院 2014
硕士论文
[1]面向气体传感器与电子鼻的测试平台设计及分析方法研究[D]. 刘峰.山东工商学院 2017
[2]典型叶类蔬菜低温冷藏工艺的研究[D]. 林永艳.上海海洋大学 2013
[3]气体传感器阵列检测系统的研究与设计[D]. 马亚彬.中国科学技术大学 2009
[4]气敏传感器阵列优化应用研究[D]. 彭婧.华中科技大学 2008
[5]电子鼻气敏传感器的温度调制特性研究[D]. 唐芸.重庆大学 2007
本文编号：3512349
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