BP 神经网络在电子鼻分类识别多品牌白酒中的应用研究-论文.pdf

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1、第38卷第4期江西师范大学学报(自然科学版)Vo1．38No．42014年7月JournalofJiangxiNormalUniversity(NaturalScience)Ju1．2014文章编号：1000-5862(2014)04-0358-04BP神经网络在电子鼻分类识别多品牌白酒中的应用研究陈秀丽，赵爱娟，卫世乾(1．郑州师范学院化学系，河南郑州450000；2．许昌学院学报编辑部，河南许昌461000)摘要：由于MQ3、MQ4、TGS813、TGS26204个金属氧化物半导体组成的气体传感器阵列对酒精气体及有机物交叉敏

2、感，据此建立实时数据采集系统，并提出稳态特征值和动态特征值的提取方法，进而结合BP神经网络识别方法，通过所建立的电子鼻系统对3种不同品牌白酒进行了分类识别实验．结果表明：电子鼻系统对不同品牌白酒的识别率稳态特征时达90．0％，动态特征时达83．3％．关键词：电子鼻；白酒检测；传感器阵列；BP神经网络；识别率中图分类号：11P212文献标志码：A方法与思路．0引言1电子鼻系统近年来，飞速发展的电子鼻技术除了集中在气敏传感器器件的开发和选择上，还在电子鼻信号预电子鼻系统可以分为模拟信号处理和数字信号处理方法和模式识别方法的提升以及电

3、子鼻技术的处理两大部分．前者主要包括气体传输系统和气敏应用等方面获得了长足发展_lJ．其中如何选择合传感器．气敏传感器阵列对进入其小室中的混合气适的气敏传感器器件、信号预处理方法和模式识别体产生响应，并将气体的浓度值转换为电信号，随之方法在整个电子鼻技术领域中一直是个难点问题．送入数字信号处理部分并做后续处理；后者主要包目前已经开发出多种敏感材料和阵列结构，如张覃括信号的预处理、特征提取及模式识别，通过模拟信轶等驯应用纳米技术研制出纳米ZnO厚膜气敏传号采集得到的数据需要经过滤波，去除一些无用的感器阵列；借助MEMS工艺，邓俊泳

4、等。。研究了新信息，然后进入特征提取阶段，将提取出来的综合信型复合式微传感器阵列．相较之下，本文所采用的由息送人模式识别单元中分析并取得结果．电子鼻系金属氧化物半导体传感器组成的气体传感器阵列，统的基本构造如图1所示．容易制作，成本较低，具有较高的灵敏度和较快的响侵11百。Ⅵ懋帝(f)应速度．国内外关于电子鼻特征值提取方法的研究多有报道，并提出了一些优化方法n]．邵应清气体茸蛋等¨从气体传感器响应曲线中提取4个特征值，用神经网络方法对不同乙醇溶液进行识别，得到较高传的测试样本识别率；史志存等¨对传感器响应曲线输掴一的上升沿做了多

5、项式拟合，取常数项和一次项系数系作为特征，用主成分分析法对不同品牌白酒进行识统悃一别，取得了较好的识别效果．本文利用BP神经网络法，选取传感器响应曲线上某几点响应值作为静态图1电子鼻系统的基本构造值，将某一段曲线上的弧度信息选作动态值，对不同1．1合适的传感器阵列白酒的特征值进行模式识别，并通过优化，取得了较传感器阵列作为电子鼻系统的核心部件，能显佳的识别效果，进而为不同白酒的区分提供了新的收稿日期：2013．12-28作者简介：陈秀丽(1967-)，女，河南许昌人，讲师，硕士，主要从事化学教学及应用方面的研究．第4期陈秀丽，等

6、：BP神经网络在电子鼻分类识别多品牌白酒中的应用研究359著提高整个系统的性能，因此，要考虑构成气敏传感而获得传感器对测量气体的最大反应信号；也可以器的各单元的选择性．气敏传感器单元组成的阵列选择前几秒内传感器信号的均值，来表示传感器对如对特定气体具有较好选择性，那么其对该特定气测量气体的反映速度的快慢，也可以选择前几秒内体及其混合气体的识别能力就比较强，但对成分更传感器信号的均值；或者，为表示传感器在稳定阶段复杂的混合气体的识别能力较弱，并且能够识别的的平均反映特性，可以选择最后几秒内传感器信号气体种类有限．为此，可以采用具有

7、较宽的响应范围的均值作为特征参数．和较弱选择性的传感器器件，借助模式识别技术来本文选择提取在测试趋于稳定的时刻传感器响提升系统的选择性和精度，同时还要求传感器阵列应值作为静态特征值，用于反映传感器对不同白酒在检测过程中器件可以稳定可靠地工作来实现系统香气在气味方面的稳定状况．同时为了反映不同白的实用化．酒挥发能力的不同，本文用提取传感器动态响应值到目前为止，还未出现专门对白酒气味进行测的方法，提取气敏传感器响应曲线在上升阶段近似量的气敏传感器，而现实中用于区别各种不同品牌圆弧的半径作为特征值进行处理．通过分别提取传白酒的主要标准

8、是酒精度和微量有机物，其中酒精感器静态特征值及动态特征值，以全面地反映白酒的含量占主要信息．所以在选择气敏传感器时首先的状态．要求传感器对酒精气体敏感，其次要求它能够对白1．3BP神经网络模式识别法酒中的微量有机物敏感．模式识别是指，为获得混合气体的组分信息和系