电子鼻PPT课件新.pptx

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目录

电子鼻的定义

电子鼻的基本原理

课题相关

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电子鼻的定义

·电子鼻是综合了化学传感器阵列各检测技术以及计算机信息处理等多

学科技术开发研制出来的一种化学传感器智能系统，它是一种模拟哺乳动物嗅觉的过程，用气敏传感器来识别，检测不同的仿生传感器系统。

-《生物医学与传感器检测》(第四版)

嗅球

僧帽细胞

嗅小球，

骨

鼻上皮细胞

嗅觉受体细胞

电子鼻的基本原理

空气携带着气味分子

图1人的嗅觉过程

1.气味附着于受体

气昧受体

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2.嗅觉受体

细胞被激活，并发出电信号

4.信号传送到大脑的更高区域

3.信号在嗅小球中接力

待测气体

采样

气体传感

嗅上皮

敏感

器阵列

嗅小球

(仿生)

信号预处

僧帽细胞

粒状细胞

信号传输与处理

理单元

模式识别

大脑皮层

识别

单元

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电子鼻的基本结构

电子鼻的基本结构

模拟信号(传感)

阵列信号

预处理

模式

识别

引擎

气味表达

输出预测

传感器信号

预处理

传感器信号

预处理

数字信号(处理)

气体传输系统

传感器信号预处理

传感器信号预处理

知识库

敏感材料

敏感材料

敏感材料

敏感材料

传感器1

传感器2

传感器3

传感器n

预测

训练

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气体传感器阵列

·1,含义：

·气体传感器阵列由具有广谱响应特性，较大的交叉灵敏度以及对不同气体有不同灵敏度的气敏元件组成。工作时气敏元件对接触气体能产生响应并产生一定的响应模式。它相当于人的嗅觉受体细胞。

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气体传感器阵列

2,气体传感器的种类：

表2.1气敏传感器主要类型及其特征

类型工作原理检测对象特点

增大

化学溶剂与气体的反应产生

的电流、颜色、导电率的增

加等

利用与空气的折射率不同而

产生的干涉带

CO、H2、气体选择性好，但不

CH4C2H5OH、能重复使用

SO2等

与空气折射率不寿命长，但选择性差

同的气体、CO2

等

化物(SnO2、Fe2O3、ZnO2

等),电阻值就增大或减小可染性气体接触到氧气就会燃烧，使得作为气敏材料的铂丝温度升高，电阻值响应

排放气体、丙烷气等

燃烧气体

半导体

方式

接触燃烧方式

化学

反应式

光干涉式

灵敏度高、构造与电

路简单，但输出与气体浓度不成比例

输出与气体浓度成比例，但灵敏度较低

若气体接触到加热的金属氧还原性气体、城市

--------来自参考文献[2]

晶粒边界

●电子

气体传感器阵列

3,金属氧化物传感器的原理：

晶粒边界

●电子

图1-晶粒间势垒模型(洁净空气)

--------------来自参考文献[2]

图2-晶精间势至体出现时

图3.2气敏传感器的响应曲线

-来自参考文献[2]

------------

气体传感器阵列

4,传感器的响应曲线：

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模式识别(ANN)

·1,含义：模式识别单元对信号预处理单元所

发出的信号做进一步的处理，完成对气体定性和定量的识别。它相当于人的大脑。

·2,ANN简单构建步骤

·1)构建模型

·2)计算costfunction

·3)更新权重，寻找局部最优解

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模式识别(ANN)

1)构建神经网络结构

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模式识别(ANN)

2)计算loss函数

A²₁=f(W₁1X₁+W₁2X₂+b₁)

=f(1×1-1×2+1)

=0.98

A²₂=f(W₂1X₁+W₂2X₂+b₂)

=f((-1)×(-1)+(-1)×1+(-2))

=0.12

--图片来自台湾大学李宏毅教授深度学习入门PPT

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模式识别(ANN)

2)计算loss函数

A²₁=f(W₁1X₁+W₁2X₂+b₁)

=f(1×1-1×2+1)

=0.98

A²₂=f(W₂1X₁+W₂2X₂+b₂)

=f((-1)×(-1)+(-1)×1+(-2))

=0.12

--图片来自台湾大学李宏毅教授深度学习入门PPT

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模式识别(ANN)

2)计算loss函数

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