电子鼻数据处理方法研究遗传算法(2)
4.6 选择操作 23
4.7 交叉操作 25
4.8 变异操作 26
4.9 进化过程 28
4.10 根据遗传算法得出的聚类中心进行聚类 29
5 实验结果和结果分析 32
6 心得体会 38
致谢 39
参考文献 40
1 绪论
1.1 课题的目的和意义
随着各种天然气、煤制气、液化气的开发和使用,各种可燃性气体散发在工作场所和人们生活中。为了有效地进行燃气生产中的质量监控和气体成分分析、环境保护中的空气污染检测和对民用燃气泄漏的检测及报警,国内外科研人员很早就致力于研究可燃气体的检测方法和控制方法,研制各式各样的气体检测和分析仪器,用于环境监测、生产过程中的监控及气体成分分析、气体泄漏报警等。
多组分气体分析是指对混合气体中多种感兴趣的气体或某种特定感兴趣的气体进行定性或定量分析.用于气体敏感的传感器以响应速度快、灵敏度高、制作简单等优点而显示出良好的应用前景,但同时也存在着交叉敏感这一严重缺陷,因而在实际应用中难以有选择地响应被测气体中的某种成分,直接影响着气体的测量精度.近年来,研究者们尝试将气体传感器阵列与模式识别技术相结合,形成模拟人类和其他哺乳动物嗅觉机理的人工嗅觉系统,即“电子鼻”.基本思路是:先利用气体传感器阵列对被测介质形成高文响应模式,然后借助模式识别技术对阵列响应进行辨识、处理,从而解算出被测介质中各种成分的体积分数.实践证明,这是解决气体定量检测问题的一条有效途径。
1.2 国内外研究现状与水平
1.3 发展趋势
2 电子鼻
在食品评价中，气识别是一个非常重要的指标。气是指人的嗅觉器官的对食物所做出来的感觉，而气物质是指能够引起嗅觉器官反映的物质。能够引起嗅觉的气刺激主要是具有可挥发性、可溶性的有机物和一些挥发性的无机物。在食品的研发、生产和流通过程中，评价食品品质、鉴别杂质、是否变质等标准主要是依靠有经验的专业人员或者气相色谱-质谱联用技术来进行判定。不同的人对同一种气感觉的灵敏程度是不同的，因此就会产生不同的评价。甚至同一个人在不同的环境、不同的情绪时对同一种气也有不同的感受而做出不同的评价。因此，采用人鼻辨嗅法存在一定的局限性；另外，气相色谱-质谱联用技术检测费用昂贵、检测周期长，与人的嗅觉很难进行科学的、系统的对照。那么究竟有没有一种快速、稳定的设备能够达到检测食品气的要求呢？电子鼻技术和电子鼻检测系统也就应运而生。
电子鼻(Electronic Noses) 是一种模仿生物嗅觉的电子系统，它是由多个选择性的气敏传感器和适当的模式分类方法组成的具有识别单一和复杂气能力的装置。“电子鼻”的概念，最早是1982 年英国Warwick 大学的Persand 和Dodd 教授模仿哺乳动物嗅觉系统的结构和机理，对几种有机挥发气体进行类别分析时提出来的。1990 年举行第一届电子鼻国际学术会议，对人工智能嗅觉系统的设计及信息处理进行讨论[1,2]。正是由于对复杂的样品具有精确的检测和区分识别能力以及较低的使用成本，电子鼻技术广泛应用工业生产和环境保护的各个领域，如食品工业、化妆品行业、药品工业、环境监测与公共安全等，尤其在食品工业领域取得不错的研究成果。
2.1 电子鼻的组成与基本原理