冰箱贮存食品新鲜度检测与识别的智能电子鼻设计-AET

Design of a system based on intelligent electronic nose to detect and identity freshness of refrigerator stored food

Abstract: In order to detect the freshness of refrigerator stored pork and vegetables, the design of freshness detection system based on intelligent electronic nose is 求婚。 Combined with the principal of MOS sensors array, the small size electronic nose system is to be built with single chip microcomputer and its communication function, which achieves the goal of fast detection, data communication, using Linear Discriminant 辨析(LDA) and Linear Discriminant 辨析(PCA) method to identify the freshness and classify different kind of 食物。 According to the low- temperature circumstance of refrigerator, special detection chamber and methods are 改善。

Key words : electronic nose;refrigerator stored;identify of food;intelligent classification

0 小引

  支持政党上台所分到的好处和蔬菜是民族日常的食物,鉴于它其和外界一带、胚芽的功用等,支持政党上台所分到的好处和蔬菜有确切的评分的腐败的。跟随空谈搜集的开展,电子鼻检测支持政党上台所分到的好处初次的度事业了民族的广为流传地关怀。,2018世界杯冠军竞猜连同另一边人[5]家用电器电子鼻对支持政党上台所分到的好处初次的度举行判别,水果使知晓,金属氧化物质半导体空谈搜集可用于;孙天利连同另一边人[6]则根究了经过单独的若干阶段来发展规范辨析(LDA)和主身分辨析(PCA)在初次的度验明到达目标音响效果。蔬菜的初次的度,眼前,家用电器电子鼻检测FR的通行所预测的结果还罕见。,吴琼等家用电器光谱成像技术摸索有外遇。本文首要家用电器电子鼻检测支持政党上台所分到的好处的初次的度。,设计了一种本金属氧化物质半导体空谈搜集的检测装饰。,特别的空气室是为R的高温一带而设计的。,希腊字母第12字支持政党上台所分到的好处和蔬菜初次的度检测的电子鼻零碎,具有本钱低,感光快的、便于家用电器的的标点。本文以支持政党上台所分到的好处和蔬菜为主要产品,选择了具有典型的的胡说八道。,零碎功用初步审问。

1 零碎设计

  电子鼻是一种家用电器空谈回应经文值的电子零碎。,它可以继续各自的小时。、延续几天甚至各自的月、实时测图承担的臀部的无声放电连箱的。电子鼻零碎通常由探测室用手操作。、末席机把持零碎和首席机处置零碎的化合。检测室首要用于空谈预兆搜集,末席机把持零碎发生了对零碎环形道的把持和、A/D替换、液晶显示及履历通讯功用,首席机处置零碎首要吃光对末席机的把持。、履历记载与处置功用及人机界面。为了吃光零碎功用,最小核鼻涕虫选择Ti MSP430F169,采用TI公司的ADC128S052作为A/D替换鼻涕虫,该鼻涕虫较430室内的AD环形道具有高高的的替换速率及细致的。零碎总体设计生产快跑图解如图1所示。。

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   检测室设计

  空谈搜集任务,任务高烧高达20 ℃~300 ℃[9],电子鼻洗涤预热棒零碎,空气进入室温,此刻,是否有下面的室温的高温空谈,它将控制搜集的有规律的任务连箱的,那么冲击力功用,像这样,强迫对暖气装置空谈回转举行设计。,感光快的将高温空谈暖气装置至室温连箱的用以零碎检测。

  以此,本文对检测室举行了特意设计。,泵送前加法运算一节暖气装置高烧控制回转,进入实验室前把持空气小巷的高烧,确保搜集的有规律的回应经文和寿命不受冲击力。气路使喜悦装满活性碳,驱逐自夸者和空气中VOC对检测的冲击力。控温环形道经过PID控温算法发生,设计抽象派艺术作品如图2所示。。

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   零碎计算器硬件设计

  .1 搜集装饰选择

  在贮支持政党上台所分到的好处的快跑中,鉴于酶和细菌的功用,这些身分发现决心变异,发生吃。蛋白质率先决心成烂的胺。,附加的决心成氨、氢化硫、乙乙硫醇等;胖的决心成胖的酸,附加的决心成醛和醛;淀粉质或糖类食物决心成醇、酮、醛和羧酸[10。蔬菜缓和首要发生VOC,一种无机挥发性空谈。。

  据此,本文广泛的选择了六种MOS搜集化合S。,具体型号及特点空谈见表1。

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  .2 搜集心检测环形道设计

  驱逐零位线DRIF的冲击力,借款检测感觉,零碎检测环形道选用包罗惠斯登电桥连同由运算缩小器OPA2333创作的差分缩小环形道搜集心检测环形道设计如图3所示。

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  从图中可以看出,经过使服R1,从面积伏特数事业的零位线中减去VOUT的输出,像这样可以详述检测的静态射程。承担在将r1调准到zer后来的,R1杆输出伏特数为V,搜集的输出伏特数为V,搜集输出伏特数与输出伏特数的相干:

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  用于非金属氧化物质空谈搜集,通常搜集阻力Rs与空谈浓度当中的相干:

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  到站的,A和A是与空谈关系的常数。。输出伏特数和空谈浓度当中的相干可以是obtaine。。

零碎软件设计

  .1 末席机软件设计

  本430单片机的末席机软件,用C讨论切开。搜集检测装饰把持的首要发生、A/D替换、把持功用,如投宿小巷鞭打等,实时波形显示在TFT银幕上。经过把持空谈鞭打获取搜集回应经文特点值,在A/D处置战争平均数后,以串行停止方式将履历传输到PC。末席机零碎主顺序滔滔不绝图如。

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  零碎设定初值模块首要发生零碎港口、串行端口书信、A/D替换、TFT LCD等模块设定初值,预备后续化验。串行港口设定初值吃光任务模仿的设置,包罗波特率、时限装置任务模仿、时限装置时代设置;A/D设定初值首要是小巷的选择和A的设置。;设定初值TFT LCD是为了真正的设置LCD的把持参量。。

  .2 首席机软件设计

  上进地记载实验履历并看守回应经文侧面,零碎中缀编了本C的首席机顺序。,顺序缀编串行书信、末席机把持、描点画、履历对自然环境的保护、特点值抽象概念与履历处置功用。用户可以家用电器PC软件来看守真实工夫内的回应经文波形。,顺序天然产生的将搜集的履历对自然环境的保护到计算器,便于后续的履历辨析。该顺序集成了PCA和LDA算法。,点击履历处置纽扣,它可以处置系列节目搜集的履历。,看守此TES的回应经文侧面,区别流畅色情的初次的度。

2 实验及水果辨析

   实验滔滔不绝

  从商业界上换得初次的支持政党上台所分到的好处作为实验主要产品,重100 g贮在冷藏室保鲜室;选择蔬菜作为实验必要因素。,贮在冷藏室。测时,把战利品从冷冻机里拿出版,实验室反省,用TFT指示盘和PC顺序看守实时侧面,并举行履历处置。战利品的测是每天2-3次。,记载每个实验搜集的回应经文特点值。决赛,对搜集到的履历举行处置。,检查每个发现的判别水果。

   电子鼻零碎的峰值回应经文

  2. 支持政党上台所分到的好处峰值反馈噪音

  鲜食支持政党上台所分到的好处烂率降低价值,像这样因为保鲜养护贮的支持政党上台所分到的好处每天化验2~3次,分隔四小时。在如此实验中,总共记载了四天的履历,图5显示了电子鼻的峰值回应经文。

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  图中峰值回应经文辨析,支持政党上台所分到的好处在最早的的28小时内可以被以为是初次的的。。支持政党上台所分到的好处在瞬间天可以评议为次初次的。,肌肉色略暗,手指压力后的下陷不克不及敏捷地回复。,可伸缩的差,短距离氨气。从第3天开始,支持政党上台所分到的好处相当更腐败的了。,可以以为它曾经完整腐败的了。

  .2 胡说八道的峰值反馈噪音

  和支持政党上台所分到的好处实验类似于的方式,记载了胡说八道电子鼻的峰值反馈噪音。,鉴于胡说八道比波尔烂得慢,胡说八道的最高的记载工夫约为6天。,这时,胡说八道的翻书关键的收缩。、黄化变黑、叶和茎减少,有骗子的腐败的吃,可以以为,它从根本上说是完整腐败的的连箱的。。水果如图6所示。。

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   初次的度实验水果的验明与辨析

  为了上进地验明和区别这两种食物的初次的度,零碎采用经过单独的若干阶段来发展判别辨析法。 Discriminant Analysis,LDA作为验明算法。如此算法的根本思惟是规划,率先,找出特点向量,经过将高维履历规划到低维环境判定,使后规划组尽量与打倒发球者。,在同一组中,相干更为亲密,决赛,在新的投宿对范本举行分类学[11。LDA算法更能处置范本间的分类学成绩,为了更零碎地区别食物的初次的度。

  电子鼻反馈噪音与肉初次的度评价基准的化合,对冷藏支持政党上台所分到的好处的初次的度举行了辨别,同时,采用LDA算法对相互关系履历举行分类学和汇总。,据此基准通行的分类学水果如图7所示。与支持政党上台所分到的好处分类学基准批准,采用胡说八道LDA算法对一致的的OD举行分类学汇总。。

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  初次的连箱的和非初次的连箱的在分类学中可以不寻常的地区别出版。,LD1和LD2的总奉献率为100%,范本书信已完整特点化。但是在胡说八道次初次的和腐烂的连箱的下,还短时间接近于,但从根本上说可以发生鲜与N的区别功用。。

   支持政党上台所分到的好处和蔬菜的吃验明

  在实践家用电器中,肉通常与蔬菜混合。,像这样,强迫摸索用OD验明食品典型的方式。,多个战利品的评议,主身分辨析(PCA)更适合于验明。主身分辨析采用算学降维的方式, 找出各自的广泛的变量而不是很多地原始变量, 使这些广泛的变量代表原始履历的书信, 它们当中缺乏连接[13。为了上进地验明,本文拔取了峰值、最大正斜率和回应经文工夫的三个特点值,因而零碎共有权18个特点值,到站的前两个主身分的奉献率辨别出到达8%和,范本书信可以由这两个首要面积替代。主身分辨析,它能终止地区别支持政党上台所分到的好处和胡说八道。图9显示了支持政党上台所分到的好处和刺梨的PCA辨析水果。

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3 断定

  (1)430单片机创作的电子鼻零碎,发生检测舞台场面设计,降低价值了本钱,很可能调试、运转可信赖、简略用手操作的优点。该零碎能服冷冻机高温一带的预处置。,驱逐高温空谈对实验水果的冲击力。

  (2)实验水果使知晓,经过单独的若干阶段来发展判别辨析(LDA)算法能较好地验明出湿湿壁画。,主身分辨析(PCA)可以用来区别基本的和讲述。,具有优良的功用。

  (3)鉴于蔬菜种类繁多,零碎初步审问了胡说八道的检测音响效果。,另一边蔬菜缺乏审问,必要附加的的实验审问。

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