基于仿生嗅觉的鱼粉新鲜度检测系统设计与关键技术研究
发布时间：2022-04-25 21:04
鱼粉是以一种或多种鱼类为原料,经去油、脱水、粉碎加工后的蛋白质含量较高的饲料原料。由于鱼粉富含蛋白质和脂肪,在运输、贮藏的过程中,极易发生蛋白质分解、脂肪氧化酸败等且容易受到微生物污染和其他化学物质污染,导致其营养成分降低,热能含量减少,适口性下降。新鲜度可以评判鱼粉蛋白质腐败变质和脂肪酸败的程度,因此有必要对鱼粉的新鲜度进行检测。目前,鱼粉新鲜度检测采用人工感官和化学测定,这些方法存在操作过程繁琐,耗费人力和物力,缺乏客观性的特点。本课题则以鱼粉为研究对象,利用自主研发的基于仿生嗅觉技术的鱼粉新鲜度检测系统,对鱼粉新鲜度指标进行检测与分析。该方法对于丰富鱼粉的快速检测方法和装置,提高检测水平,具有重要学术意义和应用价值。本文的主要研究内容与结果如下:（1）利用仿生嗅觉技术,设计了一种鱼粉新鲜度检测系统。该系统以微处理器树莓派为核心,主要由气路气体采集、电路数据获取、气体传感器阵列和软件等部分组成。气路气体采集主要是采集零气和样本气体;电路数据获取主要是将气体传感器的电信号进行采集、放大和AD（analog-digital）转换;软件部分设计了传感器数据采集和清洗等界面,并实时显示采集...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要缩略词清单
第一章 绪论
1.1 研究背景与目的
1.2 仿生嗅觉技术及其应用
1.2.1 电子鼻技术简介
1.2.2 水产品品质的检测
1.2.3 肉类品质的检测
1.2.4 农作物品质的检测
1.2.5 农产品种类识别
1.3 存在的问题及拟解决的关键问题
1.3.1 存在的主要问题
1.3.2 拟解决的关键问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
第二章 基于仿生嗅觉的鱼粉新鲜度检测系统设计
2.1 树莓派及Qtcreator
2.1.1 树莓派的介绍与特点
2.1.2 Qtcreator
2.2 检测系统总体设计
2.3 检测系统硬件设计
2.3.1 气体传感器的选择
2.3.2 微型气泵的选择
2.3.3 气体检测室的设计
2.3.4 信号采集与调理模块
2.4 检测系统软件设计
2.5 本章小结
第三章 基于仿生嗅觉的鱼粉新鲜度检测系统的参数优化
3.1 材料与方法
3.1.1 样本采集与制备
3.1.2 试验设计
3.1.3 特征值与评价指标
3.1.4 数据处理
3.2 结果与分析
3.2.1 单因素试验
3.2.2 基于响应面的结果分析
3.2.3 最优参数条件下应用
3.3 本章小结
第四章 检测系统传感器阵列特征向量的提取与选择
4.1 材料与方法
4.1.1 试验材料
4.1.2 试验仪器
4.1.3 试验方法
4.2 鱼粉的特征值选取与处理
4.2.1 特征值的选取
4.2.2 数据的归一化处理
4.2.3 特征值的分类效果比较
4.3 传感器阵列特征优化算法
4.3.1 单特征排序方法
4.3.2 多特征排序方法
4.3.3 特征递减消除方法
4.4 最优特征结果与验证
4.4.1 最优特征结果
4.4.2 最优特征优化方法的验证
4.5 本章小结
第五章 基于检测系统和顶空固相微萃取气质联用测定鱼粉挥发性气体
5.1 材料与方法
5.1.1 样本的采集与制备
5.1.2 试验仪器
5.1.3 测试分析方法
5.1.4 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 酸价和TVB-N检测结果
5.2.2 鱼粉不同新鲜度等级划分
5.2.3 不同新鲜度鱼粉挥发性物质分析
5.2.4 挥发性化合物与检测系统响应的关系
5.3 本章小结
第六章 基于仿生嗅觉检测系统的鱼粉新鲜度识别方法研究
6.1 材料与方法
6.1.1 样本的采集与制备
6.1.2 样本集的划分
6.1.3 试验仪器
6.1.4 新鲜度指标的测试
6.1.5 检测系统检测方法
6.1.6 模型建立方法与评价指标
6.2 结果与分析
6.2.1 基于MLR算法的酸价和TVB-N预测模型的建立
6.2.2 基于IGSM-RFR算法的酸价和TVB-N预测模型的建立
6.2.3 基于PSO-LSSVM算法的酸价和TVB-N预测模型的建立
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 研究创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录A 部分程序代码
附录B 18种储藏时间等级鱼粉的挥发性物质成分含量
附录C 课题来源
附录D 注释说明
附录E 攻读博士学位期间主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PSO-LSSVM算法的阶梯式溢洪道复氧率预测[J]. 刘洪滨. 中国农村水利水电. 2019(11)
[2]自寻优最近邻算法估算有限气象数据区潜在蒸散量[J]. 冯克鹏,田军仓,洪阳. 农业工程学报. 2019(20)
[3]不同颜色蒜泥的风味及挥发性物质分析[J]. 郭思文,王丹,赵晓燕,马越,张敏,张春红. 食品科学. 2019(22)
[4]基于单个特征分类准确率的特征选择方法研究[J]. 杜学惠,孟春,刘美爽. 南京林业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[5]基于SVMRFE的多任务导联选择算法建模[J]. 冯建奎,金晶,王蓓,牛玉刚,王行愚. 系统仿真学报. 2018(12)
[6]基于支持向量机递归特征消除和特征聚类的致癌基因选择方法[J]. 叶小泉,吴云峰. 厦门大学学报(自然科学版). 2018(05)
[7]基于最大相关信息系数的FCBF特征选择算法[J]. 张俐,袁玉宇,王枞. 北京邮电大学学报. 2018(04)
[8]基于电子鼻和气相色谱-质谱联用技术分析不同贮藏时间羊肉火腿香气成分[J]. 王勇勤,郭新,黄笠原,王远,王斌,张杰,张燕丽,王庆玲. 食品科学. 2019(02)
[9]基于电子鼻与统计学方法的海鲈鱼新鲜度品质预测[J]. 陈东杰,姜沛宏,张长峰,聂小宝,黄宝生,张玉华,李长见. 食品工业科技. 2018(17)
[10]基于多种变量分析方法鉴别食醋种类电子鼻信号特征筛选[J]. 殷勇,赵玉珍,于慧春. 农业工程学报. 2018(15)
博士论文
[1]基于仿生电子鼻的肉品新鲜度多信息融合识别技术[D]. 常志勇.吉林大学 2013
[2]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]. 闫嘉.重庆大学 2012
硕士论文
[1]基于ZigBee的健康监护系统的设计与实现[D]. 卢鹏.青岛科技大学 2018
[2]基于树莓派的智能家居环境预测方法的研究[D]. 闫艺晗.吉林大学 2018
[3]不同储存方法对鱼粉的影响及养殖效果评价[D]. 王铵静.广东海洋大学 2017
[4]霉变玉米电子鼻检测中信号降噪及特征提取方法研究[D]. 郝银凤.河南科技大学 2017
[5]电子鼻技术在草鱼鲜度及风味分析的应用研究[D]. 孔丽娜.华东理工大学 2015
[6]电子鼻模式识别算法的研究与实现[D]. 高晓勤.中北大学 2015
[7]空气质量监测电子鼻系统传感器温度调制技术研究[D]. 尹鑫.重庆大学 2015
[8]烟草智能烤房系统中电子鼻关键技术研究[D]. 刘军令.重庆大学 2015
[9]基于Rashpberry Pi的数据采集系统的研究与实现[D]. 史兴兵.东北大学 2014
[10]电子鼻在虾新鲜度判别中的应用[D]. 郭美娟.天津商业大学 2014
本文编号：3648337
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要缩略词清单
第一章 绪论
1.1 研究背景与目的
1.2 仿生嗅觉技术及其应用
1.2.1 电子鼻技术简介
1.2.2 水产品品质的检测
1.2.3 肉类品质的检测
1.2.4 农作物品质的检测
1.2.5 农产品种类识别
1.3 存在的问题及拟解决的关键问题
1.3.1 存在的主要问题
1.3.2 拟解决的关键问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
第二章 基于仿生嗅觉的鱼粉新鲜度检测系统设计
2.1 树莓派及Qtcreator
2.1.1 树莓派的介绍与特点
2.1.2 Qtcreator
2.2 检测系统总体设计
2.3 检测系统硬件设计
2.3.1 气体传感器的选择
2.3.2 微型气泵的选择
2.3.3 气体检测室的设计
2.3.4 信号采集与调理模块
2.4 检测系统软件设计
2.5 本章小结
第三章 基于仿生嗅觉的鱼粉新鲜度检测系统的参数优化
3.1 材料与方法
3.1.1 样本采集与制备
3.1.2 试验设计
3.1.3 特征值与评价指标
3.1.4 数据处理
3.2 结果与分析
3.2.1 单因素试验
3.2.2 基于响应面的结果分析
3.2.3 最优参数条件下应用
3.3 本章小结
第四章 检测系统传感器阵列特征向量的提取与选择
4.1 材料与方法
4.1.1 试验材料
4.1.2 试验仪器
4.1.3 试验方法
4.2 鱼粉的特征值选取与处理
4.2.1 特征值的选取
4.2.2 数据的归一化处理
4.2.3 特征值的分类效果比较
4.3 传感器阵列特征优化算法
4.3.1 单特征排序方法
4.3.2 多特征排序方法
4.3.3 特征递减消除方法
4.4 最优特征结果与验证
4.4.1 最优特征结果
4.4.2 最优特征优化方法的验证
4.5 本章小结
第五章 基于检测系统和顶空固相微萃取气质联用测定鱼粉挥发性气体
5.1 材料与方法
5.1.1 样本的采集与制备
5.1.2 试验仪器
5.1.3 测试分析方法
5.1.4 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 酸价和TVB-N检测结果
5.2.2 鱼粉不同新鲜度等级划分
5.2.3 不同新鲜度鱼粉挥发性物质分析
5.2.4 挥发性化合物与检测系统响应的关系
5.3 本章小结
第六章 基于仿生嗅觉检测系统的鱼粉新鲜度识别方法研究
6.1 材料与方法
6.1.1 样本的采集与制备
6.1.2 样本集的划分
6.1.3 试验仪器
6.1.4 新鲜度指标的测试
6.1.5 检测系统检测方法
6.1.6 模型建立方法与评价指标
6.2 结果与分析
6.2.1 基于MLR算法的酸价和TVB-N预测模型的建立
6.2.2 基于IGSM-RFR算法的酸价和TVB-N预测模型的建立
6.2.3 基于PSO-LSSVM算法的酸价和TVB-N预测模型的建立
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 研究创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录A 部分程序代码
附录B 18种储藏时间等级鱼粉的挥发性物质成分含量
附录C 课题来源
附录D 注释说明
附录E 攻读博士学位期间主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PSO-LSSVM算法的阶梯式溢洪道复氧率预测[J]. 刘洪滨. 中国农村水利水电. 2019(11)
[2]自寻优最近邻算法估算有限气象数据区潜在蒸散量[J]. 冯克鹏,田军仓,洪阳. 农业工程学报. 2019(20)
[3]不同颜色蒜泥的风味及挥发性物质分析[J]. 郭思文,王丹,赵晓燕,马越,张敏,张春红. 食品科学. 2019(22)
[4]基于单个特征分类准确率的特征选择方法研究[J]. 杜学惠,孟春,刘美爽. 南京林业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[5]基于SVMRFE的多任务导联选择算法建模[J]. 冯建奎,金晶,王蓓,牛玉刚,王行愚. 系统仿真学报. 2018(12)
[6]基于支持向量机递归特征消除和特征聚类的致癌基因选择方法[J]. 叶小泉,吴云峰. 厦门大学学报(自然科学版). 2018(05)
[7]基于最大相关信息系数的FCBF特征选择算法[J]. 张俐,袁玉宇,王枞. 北京邮电大学学报. 2018(04)
[8]基于电子鼻和气相色谱-质谱联用技术分析不同贮藏时间羊肉火腿香气成分[J]. 王勇勤,郭新,黄笠原,王远,王斌,张杰,张燕丽,王庆玲. 食品科学. 2019(02)
[9]基于电子鼻与统计学方法的海鲈鱼新鲜度品质预测[J]. 陈东杰,姜沛宏,张长峰,聂小宝,黄宝生,张玉华,李长见. 食品工业科技. 2018(17)
[10]基于多种变量分析方法鉴别食醋种类电子鼻信号特征筛选[J]. 殷勇,赵玉珍,于慧春. 农业工程学报. 2018(15)
博士论文
[1]基于仿生电子鼻的肉品新鲜度多信息融合识别技术[D]. 常志勇.吉林大学 2013
[2]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]. 闫嘉.重庆大学 2012
硕士论文
[1]基于ZigBee的健康监护系统的设计与实现[D]. 卢鹏.青岛科技大学 2018
[2]基于树莓派的智能家居环境预测方法的研究[D]. 闫艺晗.吉林大学 2018
[3]不同储存方法对鱼粉的影响及养殖效果评价[D]. 王铵静.广东海洋大学 2017
[4]霉变玉米电子鼻检测中信号降噪及特征提取方法研究[D]. 郝银凤.河南科技大学 2017
[5]电子鼻技术在草鱼鲜度及风味分析的应用研究[D]. 孔丽娜.华东理工大学 2015
[6]电子鼻模式识别算法的研究与实现[D]. 高晓勤.中北大学 2015
[7]空气质量监测电子鼻系统传感器温度调制技术研究[D]. 尹鑫.重庆大学 2015
[8]烟草智能烤房系统中电子鼻关键技术研究[D]. 刘军令.重庆大学 2015
[9]基于Rashpberry Pi的数据采集系统的研究与实现[D]. 史兴兵.东北大学 2014
[10]电子鼻在虾新鲜度判别中的应用[D]. 郭美娟.天津商业大学 2014
本文编号：3648337
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