摘 要

本论文是基于虚拟仪器的气体传感器阵列信号采集系统的设计。

第一章描写了以国际范围内对于电子鼻的研究现状为基础，通过创新的方式，升华了前任的钩子，建立起了以虚拟仪器技术为基础的以电子鼻为主要对象的时延平台。通过各个章节的详细分析，最终有如下结论出现。

第二章阐述臭美电子鼻硬件系统的构成单元主要有传感器阵列，数据采集设备，气路输送设备，测试腔等设备，通过以Lab VIEW编程技术和虚拟仪器技术为基础，实现了提取特征值以及采集数据的功能。

第三章详细说明，运用动态顶空法作为在电子鼻系统研究过程中进行气体采样的主要方法，并且以此为基础进行相应的改进，以保证能够符合测试所需。并通过整理和研究各类文献智联，根据测试腔存在的不足，自主设计具有新型功能的测试腔，通过相关软件对测试腔内部气体的流动情况进行计算，以此来证明在本次方案之中，对于传感器不一致反应的问题给出了解决，并同时解决了测试腔体积以及清洗等问题。

第四章主要针对信号造成问题进行阐述，从一件的电路板布线，元器件选择，屏蔽措施增加等方面来解决噪声问题。在软件方面更，运用数字滤波来对噪声实施有效过来，通过实验可以了解到，运用基线校正的方式，能够对数据点漂移现象进行有效消除，提高测试结果的稳定可靠，电子鼻的运用范围得到扩展。

关键词：电子鼻；虚拟仪器；Lab VIEW；测试腔；信号噪音

Abstract

This thesis is the gas sensor array signal acquisition system based on virtual instrument design.

International within the scope of the first chapter describes the research status quo of electronic nose as the foundation， through the way of innovation， sublimation of the former hooks， built up based on virtual instrument technology platform for the delay of the electronic nose as the main object. Through the detailed analysis of each section， finally is like jumping to conclusions.

The second chapter expounds boast electronic nose unit composition of the hardware system mainly include sensor array， data acquisition equipment， pneumatic conveying equipment， testing equipment， such as cavity through LabVIEW programming technology and virtual instrument technology as the foundation， has realized the extraction of characteristic value and the function of the collected data.

Description of the third chapter， by applying the method of dynamic headspace， as in the study of the electronic nose system for the main method of gas sampling， and the corresponding improvements on this basis， to ensure to comply with the test required. And through sorting and research at all kinds of literature， according to the deficiency existing in test chamber， independent design test chamber with new functions， through the software of the test chamber through the calculation of the internal gas flows to prove that in this scheme， inconsistent response problem solution is given for sensor， and at the same time solve the test chamber volume and cleaning， etc.

The fourth chapter mainly aimed at the signal light on the problem， from a printed circuit board wiring， components selection and shielding measures to increase to solve the noise problem. More in terms of software， digital filter are used to the noise effectively， can learn by experiment， with the method of baseline correction， able to effectively eliminate the logarithmic stronghold drift phenomenon， improve the test result is stable and reliable， the application range of electronic nose be extended.

Keywords: electronic nose， virtual instrument ， Lab VIEW， test chamber， the signal noise

目录

关键词： I

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 电子鼻在国内外研究进展 2

1.2.1国外研究进展 2

第2章 测试系统硬件的设计 8

2.2电子鼻系统结构及其基本工作过程 8

2.3气体传感器工作原理 10

2.7测试腔及气路输送 13

第3章 测试系统软件结构设计 17

3.2电子鼻系统软件测试模型整体架构 18

致 谢 28

参考文献 29

第1章 绪论

1.1 研究背景

在人类的生活中，作为感官之一的嗅觉，其作用十分重要。不论是高等还是低等动物，都需要通过嗅觉来感知周围环境之中的气味，以此来提高适应能力。在实际案例之中，运用警犬搜救以及对犯罪现场进行确认等，都是对犬类嗅觉的运用。通过人体嗅觉对烟草，香精以及化妆品等味道的判断来实现对产品之言的严格监控。但是，与视觉，听觉和触觉相比，不论是理论研究还是实践操作都还仅仅处理初步阶段，没有能够形成比较成熟的理论。总体而言，目前存在至少四种原因让我们无法更加深入了解嗅觉。第一，嗅觉系统的本质和原理在人体的所有感官系统之中具有异常复杂的特点，很难用词语进行描述；第二，对嗅觉进行测试的气体具有非常复杂的特点。视觉可以运用物理量来对光进行控制^[1]，听觉可以通过物理量进行标准化控制，触觉也同样如此。这些物理量的控制都有标准化的制度来知道，测量方便，操作简单。但是，气体物质中经常有其他混合物存在，通过细致的划分，至少有上千种化学物质组成。这些物质在很大程度上都会受到周围环境的干扰，自身稳定性差。所以，对气味进行测量就存在很大的难度。第三，目前科学界针对嗅觉相应系统与气体分子结构之间的函数关系并不明确，所以，在对嗅觉信号进行测定的过程中没有标准可循。第四，产生嗅觉信号以及相应的相应模式也因人而异^[2]。人体的所有基因成分中有一千多个是对气味进行相应的，并且嗅觉感知在一定程度上与嗅觉记忆有关。

正是因为分析和理解嗅觉系统太多余匮乏，这样才导致了人们研究气体的兴趣不断提高。按照现有的气体以及气味分类而言，大体可以分为化学分析，感官分析以及人工嗅觉-电子鼻技术。