电子鼻是一种由具有部分选择性的化学传感器阵列和适当的模式识别系统组成、能够识别简单或复杂气味的仪器。电子鼻在食品工业、航空航天、环境监测等方面具有诱人的应用前景,因此,这一研究领域受到广泛关注和普遍重视,近年来发展迅速。针对目前电子鼻系统普遍存在的检测范围窄、受环境湿度影响较大等缺点,本文依据金属卟啉与有机气体反应会产生颜色变化的原理,构建了一种新型的电子鼻系统。该电子鼻通过将气味的特征信息转换为图像信息来识别气体,并能通过远程网络传输数据,对环境进行实时监控,具有检测精度高和受环境湿度影响小的优点。 金属卟啉是一种由金属离子和卟啉形成的有机化合物。不同的金属离子与卟啉结合后性质不同,其中一个明显的特征就是遇到不同的气味后金属卟啉表面发生明显的颜色变化,其变化随着气味的不同而不同,具有唯一性,就像人的指纹一样。利用金属卟啉的这种性质,本文使用四种金属卟啉制作了传感器的敏感膜,分别是锌卟啉、铁卟啉、钴卟啉和原卟啉,研制出了可视嗅觉传感器阵列。自行设计可视嗅觉传感器检测气体/气味的实验装置,使用此试验装置到了满意的图像,并在水蒸气含量为95%的情况下得到了传感器的响应图像,与常温常湿下的图像相比较,通过图像匹配算法得出环境湿度对传感器没有影响的结论。另外还做了敏感膜与气体/气味反应的可逆性实验,证明可视嗅觉传感器有着很好的重复性,可以连续使用100次以上,能够有效地降低使用成本。 对传感器的响应图像进行了分析和处理,在识别算法的设计方面,提出了多传感器阵列的信息融合技术,即将四个敏感膜看成四个独立的传感器,只有四个传感器的图像同时达到规定的识别标准的时候,识别才算成功。这种方法可以提高识别的精度和速度。对图像的识别分别使用了基于神经网络的BP算法和按欧氏距离度量的图像识别算法。用着两种方法对7种样本进行识别,重复5次实验,识别率均达到100%。 为了使可视嗅觉电子鼻系统有着更广泛的应用,本文提出了基于嵌入式的电子鼻系统设计方案,使用Socket技术通过网络传输可以实现远程的气体/气味检测。样本信息经过传感器捕获其特征信息,由网络摄像机将传感器输出的图像拍摄下来,通过嵌入式系统进行图像传输、处理与识别,可以实现对危险环境下气体的