一種用于蔬菜病害檢測的電子鼻的設計

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1、為了確?！敖虒W點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備正常使用，我校做到安裝、教師培訓同步進行。設備安裝到位后，中心校組織各學點管理人員統(tǒng)一到縣教師進修學校進行培訓，熟悉系統(tǒng)的使用和維護。一種用于蔬菜病害檢測的電子鼻的設計　　摘要：在研究電子鼻結(jié)構(gòu)的基礎上，文中利用金屬氧化物半導體傳感器組成傳感器陣列，結(jié)合虛擬儀器LabVIEW平臺強大的數(shù)據(jù)采集和分析功能，設計了一種性價比較高的電子鼻系統(tǒng)。完成了以傳感器陣列為基礎的采集電路設計，及基于NI數(shù)據(jù)采集卡、虛擬儀器數(shù)據(jù)采集和分析平臺的設計。最后利用電子鼻系統(tǒng)對蔬菜白粉虱病害進行了測試。　　

2、關鍵詞：電子鼻；傳感器陣列；虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集卡　　中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：2095--0-02　　0引言　　電子鼻是根據(jù)仿生學原理，由傳感器陣列、檢測系統(tǒng)、自動化模式識別系統(tǒng)所組成的電子儀器[1]。該儀器能夠分析、識別和檢測復雜氣味和大多數(shù)揮發(fā)性成分。由電子鼻檢測得到的不是被測樣品中某種或某幾種成分的定性與定量結(jié)果，而是得出樣品中揮發(fā)性成分的整體信息，這些信息被稱為樣品的“指紋”數(shù)據(jù)。利用電子鼻既能檢測特定氣體，又能評價混合氣體或揮發(fā)性化學成分。因為其具有在線檢測速度快、靈敏度高、不會發(fā)生嗅覺疲勞、對

3、樣品無需預處理、操作簡單，并能夠得出樣品客觀的檢測結(jié)果等優(yōu)點，現(xiàn)已發(fā)展成為環(huán)境監(jiān)測、食品質(zhì)量檢測、飲料以及農(nóng)產(chǎn)品檢測和加工等領域一項便捷的檢?y技術[2]。為了充分發(fā)揮“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學生進行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學生的課余文化生活。為了確?！敖虒W點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備正常使用，我校做到安裝、教師培訓同步進行。設備安裝到位后，中心校組織各學點管理人員統(tǒng)一到縣教師進修學校進行培訓，熟悉系統(tǒng)的使用和維護。　　近年來

4、，電子鼻技術受到了越來越廣泛的關注。程紹明利用電子鼻對番茄苗的早疫病病害進行了檢測和分析[1]。朱娜等[3]利用電子鼻對草莓貯藏期常見的霉菌感染進行了檢測。陳辰星等[4]利用傳感器、單片機搭建的電子鼻系統(tǒng)實現(xiàn)了對冰箱貯存食品新鮮度的檢測和識別。吳文娟等[5]利用傳感器陣列建立的電子鼻系統(tǒng)實現(xiàn)了對豬肉新鮮度的快速分類。因此，電子鼻在農(nóng)作物蟲害檢測、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測方面具有巨大的應用潛力。目前，進口的電子鼻產(chǎn)品價格昂貴，因此設計一種簡單、實用、低成本的電子鼻系統(tǒng)意義重大。　　1系統(tǒng)整體架構(gòu)　　電子鼻系統(tǒng)如圖1所示，主要由采集電路、

5、信號處理電路、數(shù)據(jù)測量分析軟件三部分構(gòu)成[5]。　　采集電路主要用來采集樣品的氣味信息，由傳感器陣列組成，在此我們選用了六種金屬氧化物半導體傳感器。信號處理電路中主要利用金屬氧化物傳感器與待測樣品氣體接觸時電阻發(fā)生變化的特性，匹配電阻測量傳感器的響應變化。響應后的電壓值通過數(shù)據(jù)采集卡采集，數(shù)據(jù)采集卡選用美國NI公司研發(fā)的16通道高速PCI采集卡6023E。采用NI的LabVIEWXX開發(fā)平臺開發(fā)相應的數(shù)據(jù)測量平臺軟件?！　?硬件設計為了充分發(fā)揮“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學，還利用系

6、統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學生進行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學生的課余文化生活。為了確保“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備正常使用，我校做到安裝、教師培訓同步進行。設備安裝到位后，中心校組織各學點管理人員統(tǒng)一到縣教師進修學校進行培訓，熟悉系統(tǒng)的使用和維護。　　氣體采集單元選擇六種MOS傳感器組成的傳感器陣列，型號和性能特點見表1所列。　　3軟件設計　　為縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，并方便觀察以及對數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，系統(tǒng)軟件采用LabVIEW開發(fā)平臺。LabVIEW不僅為數(shù)據(jù)采集、信號分析和處理等提供了方便快捷的函

7、數(shù)，同時也為數(shù)據(jù)保存提供了多種格式的數(shù)據(jù)保存方案?！　‰娮颖菙?shù)據(jù)測量分析軟件的主要功能是設置數(shù)據(jù)采集參數(shù)，包括采樣信號幅值，采樣通道，采樣周期，數(shù)據(jù)存儲位置等參數(shù)的設定。此外，還可對傳感器數(shù)據(jù)進行實時顯示，包括數(shù)值顯示和曲線顯示?？紤]到系統(tǒng)的可擴展性，在設計中設置了八個通道的數(shù)據(jù)采集和顯示功能。軟件設計前面板和程序框圖如圖3和圖4所示。　　4結(jié)語　　電子鼻系統(tǒng)設計完成后對感染了白粉虱病害的蔬菜苗進行了檢測和分析，共進行了3批次共計30個樣品的檢測。在數(shù)據(jù)采集過程中，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，操作方便。能夠完成對數(shù)據(jù)的實時采集，并可將實時

8、采集的信號以圖形化方式顯示，保存數(shù)據(jù)。這為進一步利用模式識別方法對蔬菜病害分類提供了基礎[6，7]，可進行基于電子鼻技術的蔬菜病害無損檢測方法的研究?！　榱顺浞职l(fā)揮“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學生進行安全教