發(fā)布時間：2020-04-02 14:25

【摘要】：氣味復(fù)現(xiàn)是機(jī)器還原氣味的過程,氣味復(fù)現(xiàn)裝置首先接收并解析目標(biāo)氣味的氣味表征信息,根據(jù)裝置所用的氣味原料,計算復(fù)現(xiàn)目標(biāo)氣味所需的原料種類及其用量即配方數(shù)據(jù),氣味復(fù)現(xiàn)調(diào)配控制系統(tǒng)根據(jù)配方數(shù)據(jù)調(diào)用氣味原料并攪拌混合,最后釋放氣味。氣味的采集與智能識別是氣味信息的獲取過程,而氣味復(fù)現(xiàn)則是氣味信息的還原過程。一個完整的氣味復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)包括:氣味復(fù)現(xiàn)配方計算模塊和氣味調(diào)配裝置。氣味復(fù)現(xiàn)是機(jī)器嗅覺領(lǐng)域的重要組成部分,國內(nèi)外在氣味復(fù)現(xiàn)的研究較少報道,是一個新穎的研究方向。本文基于壓電霧化,從氣味表征信息角度出發(fā),提出“表征-配比-復(fù)現(xiàn)”的氣味復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu),并以此研究氣味復(fù)現(xiàn)方法及裝置。該系統(tǒng)架構(gòu)有如下兩個特點:①以氣味表征模式作為氣味采集前端與復(fù)現(xiàn)終端的“媒介”,使采集前端和復(fù)現(xiàn)終端獨(dú)立存在;②采用氣味表征信息作為氣味復(fù)現(xiàn)的輸入信息,使氣味復(fù)現(xiàn)配方可計算。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)構(gòu)建單體香料的自然界氣味關(guān)系表征預(yù)測模型。機(jī)器復(fù)現(xiàn)氣味所用的原料種類有限、理化性質(zhì)有嚴(yán)格的限制,因此在選用氣味原料時應(yīng)謹(jǐn)慎和克制。目前已有該氣味表征數(shù)據(jù)的單體香料較少,為其他單體香料的氣味表征信息進(jìn)行預(yù)測是必要的。針對這個問題,本文基于化學(xué)分子描述符,以914種香氣有機(jī)化合物作為研究對象,采用隨機(jī)森林、AdaBoost和支持向量機(jī)分別建立預(yù)測模型,然后對多個預(yù)測模型進(jìn)行實驗驗證比較分析�；�于化學(xué)分子描述符采用預(yù)測模型對單體香料的自然界氣味香型關(guān)系的預(yù)測,有助于擴(kuò)大氣味復(fù)現(xiàn)選用原料的范圍。(2)提出一種氣味復(fù)現(xiàn)的配方獲取算法�；�于“表征-配比-復(fù)現(xiàn)”的氣味復(fù)現(xiàn)框架,本研究結(jié)合自然界氣味香型關(guān)系和氣味分維作為氣味表征手段,通過調(diào)研搜集并分析了 273個配方,提出“主香”、“輔香”和“尾香”原料池的分類法,并據(jù)此提出配方原料選取算法,然后根據(jù)選取的氣味原料,采用最小二乘最優(yōu)估計計算配方用料的劑量。最后,對配方和目標(biāo)氣味的分維相似度進(jìn)行比較討論,從比較結(jié)果分析,這種氣味配方計算方法具有良好的性能。該配方計算方法為復(fù)現(xiàn)裝置實現(xiàn)動態(tài)調(diào)配氣味提供了一種可行的方法。(3)研制一臺終端氣味復(fù)現(xiàn)裝置�；�于壓電式微孔超聲霧化片,研制一臺氣味復(fù)現(xiàn)裝置,該裝置包含16通道的氣味發(fā)生器,采用現(xiàn)場可編程門陣列芯片作為核心控制芯片,實現(xiàn)了動態(tài)調(diào)配氣味。該裝置有助于研究氣味復(fù)現(xiàn)中氣味關(guān)系和復(fù)現(xiàn)配方。(4)提出一種氣味復(fù)現(xiàn)裝置輸出氣味效果的客觀評價方法。國內(nèi)外對氣味復(fù)現(xiàn)裝置的驗證主要采用的是三角測試法,是一種人工嗅辯方法,存在嗅辯員主觀性和實驗操作復(fù)雜的不足之處。針對這些問題,本文提出通過陣列式氣敏傳感器的電子鼻,采用主成分分析和線性判別分析法對氣味復(fù)現(xiàn)裝置的氣味調(diào)配效果進(jìn)行驗證。最后,在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上,對未來研究工作進(jìn)行了展望。
【圖文】：

圖１－２仿生嗅覺系統(tǒng)工作原理逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｂｉｏｎｉｃ邋ｏｌｆａｃｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑氣敏傳感器陣列由部分特性不同的多種氣敏傳感器組成，氣敏傳感器將氣體的化逡逑學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)換成電信號。氣敏傳感器的氣敏材料的不同，其檢測的原理也不同，根據(jù)其材逡逑料的特點，氣敏傳感器類型包括催化燃燒（ｃａｔａｌｙｔｉｃ邋ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ邋）、電化學(xué)逡逑２逡逑

逡逑圖１－５自動定位的“空氣加農(nóng)炮”邋［５４！逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ａｉｒ邋ｃａｎｎｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ａｕｔｏｍａｔｉｃ邋ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ［５４］逡逑圖１－６追蹤鼻子的氣味播放裝置［５３］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｎｏｓｅ－ｔｒａｃｋｉｎｇ邋ｏｌｆａｃｔｏｒｙ邋ｄｉｓｐｌａｙ［５３］逡逑Ｔ．邋Ｙａｍａｄａ等人在２００６年設(shè)計了一種可穿戴的氣味播放裝置，當(dāng)穿戴者接近無線逡逑射頻識別標(biāo)簽（ｒａｄｉｏ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｔａｇ，邋ＲＦＩＤ邋Ｔａｇ）時，該裝置會立即逡逑混合幾種氣味源并釋放相對應(yīng)的氣味［５５］，如圖１－８和圖１－８所示。逡逑Ｂｌｅｎｄｅｄ邋Ａｉｒ逡逑＾Ｄ＾！ｖｂ）逡逑Ｓｅｖｅｒａｌ邋Ｔｙｐｅｓ邋ｏｆ邋Ｏｄｏｒ邋Ａｉｒ邋Ｂｌｅｎｄｉｎｇ邋Ａｒｅａ逡逑圖１－７基于ＲＦＩＤ標(biāo)簽的可穿戴式氣味混合器［５５３逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－７邋Ｗｅａｒａｂｌｅ邋ｏｄｏｒ邋ｍｉｘｔｕｒｅ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ＲＦＩＤ邋ｔａｇｓ［５５］逡逑ｌｉ逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ651.2;TP212;TP181

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本文編號：2612073