基于嵌入式的气味分析平台研究与设计

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气味与声音、图像是人类与物质进行信息交流的三大媒介。气味作为物质的一种重要特征,与物质的品种、质量具有紧密联系,所以通过对物质进行气味分析,能够对其种类进行鉴别和分类。在传统的物质气味分析中,常采用“鼻闻”法进行气味种类甄别。该方法通常需要依靠专业的人员来进行鉴定,判别方法具有局限性,鉴定结果过于主观,存在诸多缺陷;为克服人类生理感官评判物质品质所存在的困难,人们曾采用化学分析方法(如:气相色谱)对气味进行分析,但该检测方法是建立在破坏样品的前提下进行的,很难表达物质的整体特性;进入21世纪,电子鼻迅速发展,能够对物质气味进行分析,但装置的体积较大、成本高,国内对其的开发和研究较为落后。相对而言,基于嵌入式的气味分析平台体积小、成本低,能够广泛应用于多个行业和领域,且现如今的电子鼻基本都只具备检测功能,对数据的具体分析需要借助PC端实现。如能实现在嵌入式平台上直接对采集到的数据进行分析,则可实现电子鼻的检测与数据分析功能一体化,这对电子鼻的应用发展具有重要意义。本课题研究实现的气味分析平台基于嵌入式平台,结合电子鼻气味采集,以C语言为主要编程语言,在硬件上采用LCD屏作为结果的显示输出,软件上采用Linux操作系统和改进后的分析算法,对采集到的数据进行智能化分析处理,是一种能够识别多成分混合气味分子气味分析识别设备,具有广阔的应用前景该气味分析平台由ARM9核心控制模块、Linux操作系统、气味分析算法、LCD显示屏等模块构成。其中嵌入式平台装置的搭建,利用了嵌入式芯片的数据运算和处理功能,实现数据的输入、分析和输出。数据的输入由电子鼻采集到相关数据后,通过串口传送,再利用已编写好并移植入嵌入式芯片中的算法,实现数据处理并将结果输出在LCD屏上。而为达到对气味进行准确分析和分类的目的,本课题将比较已有气味类别的分析算法,借鉴、改进编写出分类效果最好、效率最高、实现最易的一种算法作为分析算法。该算法能达到对多种混合气味种类进行数据分析并分类。在课题的最后采用传统中药中的“郁金”、“独活”、“益智”和“苍术”作为实验对象进行数据采样,将采样的数据输入气味分析平台进行分析,最后将得出的结果与PC端的Matlab分析的结果进行对比。实验证明,该平台能够对不同气味种类的数据进行分析处理,得出气味判别信息,甄别气味种类。
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