食醋品质多传感器检测系统的设计
食用醋在我们的日常烹饪中扮演着十分重要的角色，也具有很大的药用价值，因此需要对食用醋做出评价分析。目前市场上经常采用的检测食用醋的方法，虽然能很好的得到品质信息，但花费时间长，操作繁琐，花费也比较大，不是太理想型的检测方法。这里我们采用电子鼻检测的技术方法，这种方法可以弥补之前食用醋检测技术的缺点，能够很快的准确的得出结果。这种技术在未来会越来越具有很好的发展前景。本课题主要是利用前期设计的电子鼻系统采集陈醋、香醋、白醋、米醋和苹果醋五种不同的食用醋的气味信息，将得到的实验样本数据先经过归一化预处理后，利用MATLAB完成主成分分析（PCA）、神经网络等模式识别算法对食醋种类和原料关系进行相关分析并进行对食醋品质的预评价。关键词 电子鼻技术，食用醋，主成分分析，神经网络
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 电子鼻研究的发展状况 2
1.3 主要研究内容 5
1.4 本章小结 6
2 电子鼻的基本原理 6
2.1 系统的总体结构 7
2.2 系统硬件设计 8
2.3 软件系统设计 19
3 数据预处理及特征提取 23
3.1 数据预处理 24
3.2 特征提取方法 26
3.3 本章小结 31
4 电子鼻系统对食用醋品质评价的实验研究 32
4.1 实验材料 32
4.2 电子鼻系统对食用醋的特征处理 33
4.3 本章小结 36
致 谢 38
参 考 文 献 39
1 绪论
1.1 课题的研究背景
中国古代把“醋”称作为“苦酒”，“酒”字在记录在册的甲骨文中体现为“酉”。这证明了一点，“酒”是“醋”起源的。醋是中国汉族人创造的，从而加工生产出经典的调味品并在全国各民族菜系中使用。据历史文献资料记载，酿醋在中国已经达到了3000年以上的悠久历史，中国的醋主要是发酵制作而成的。在中国，很多地方有自产的特有醋，山西特有老陈醋，独流老醋最著名的在天津，镇江的香醋最为著名，其他较为有名的有保宁醋、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
红曲米醋等等。
调味品中醋的作用在日常烹饪中随处可见，而且还可以药用。依据行业标准可以将食用醋分成调配醋和酿造醋，其中将酿造醋又可以细分成酒醋、果醋、米醋、陈醋和香醋等，这里是根据醋的原料的不同和发酵方式的不同来分的[1]。所以说食用醋的产品质量检测十分的重要，因为它直接关系人的身体健康状况。人们在平时的生活中也有选择好醋的方法：
（1）查看清单上醋产品中总酸度的含量。如果酸度味很浓，则表明总酸度含量一定很高。总酸度含量是评价醋的特性指标之一，一般醋的总酸含量≥3.5g/100ml。另外，我们要看好食用醋的生产日期，已经过期的醋一定不要购买。
（2）观察醋的形态、观察醋的颜色。我们会发现在我们日常的生活中，使用的是酿造醋，它的颜色是棕色偏红一些，如果有一定的色泽是做好的。好一点的醋能让人一眼看上去是澄清的，摇晃后，没有悬浮物杂质沉淀。
（3）品尝醋的味道，闻醋独有的香气。好一点的醋闻起来应该有其特有的香味，如果有其他的异味，则可以判断该醋的质量不好。品尝醋的时候应该有柔和的醇香，细细尝过之后，余味依旧存在，感到很爽口。
这些方法的优点是能很快的识别出自己认为合格的产品，但缺点显而易见，在当今这个丝毫不缺乏科技的时代，很多产品已经蒙骗了我们的眼睛，不具有科学技术的成分。
平常所用到的色谱法、质谱法和光谱法这三种方法基本都是通过测定一些成分、某种特定成分的含量或者通过特征谱进行鉴别和区分的，优点是可以得到正确的分析结果信息，但过程比较复杂、花费时间比较长、花费也较高，也不能实时测实时就能得到信息数据结果。表11列出了各种气体检测方法的特征分析，这样我们可以引用一种有效的解决方法，采用电子鼻技术[3]。使用电子鼻检测较为简便，设计一个电子鼻的成本低廉，样本的用量比较少，电子鼻可以把采集到的信息建立成数据库，对不确定的样品做出定性定量的分析，而不是单单对气体信息做出比较简单的评价[4]，电子鼻能识别气味主要是依靠它的气敏传感器阵列，所以可以在一段较长时间内对某个固定的地点的气味实时检测。电子鼻有很好的工业应用前景。
表11 各种气体检测方法的特征分析
检验方法
特性
灵敏度
可靠性
选择性
稳定性
采样系统
简单程度
维修
经济性
是否需要辅助气体
电化学方法
1 溶液导电法
2 隔膜电极法
好
好
好
好
需要
简单
经常
中等
需要
光电方法
3 红外线吸收法
4 光干涉法
5 化学发光法
稍好
好
好
好
好
好
很好
好
好
好
好
好
需要
需要
需要
复杂
复杂
简单
经常
经常
经常
中等
中等
中等
不需
需要
不需
电学方法
6 热传导法
7 半导体气敏器件
好
很好
好
很好
稍好
不好
稍好
好
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 电子鼻研究的发展状况 2
1.3 主要研究内容 5
1.4 本章小结 6
2 电子鼻的基本原理 6
2.1 系统的总体结构 7
2.2 系统硬件设计 8
2.3 软件系统设计 19
3 数据预处理及特征提取 23
3.1 数据预处理 24
3.2 特征提取方法 26
3.3 本章小结 31
4 电子鼻系统对食用醋品质评价的实验研究 32
4.1 实验材料 32
4.2 电子鼻系统对食用醋的特征处理 33
4.3 本章小结 36
致 谢 38
参 考 文 献 39
1 绪论
1.1 课题的研究背景
中国古代把“醋”称作为“苦酒”，“酒”字在记录在册的甲骨文中体现为“酉”。这证明了一点，“酒”是“醋”起源的。醋是中国汉族人创造的，从而加工生产出经典的调味品并在全国各民族菜系中使用。据历史文献资料记载，酿醋在中国已经达到了3000年以上的悠久历史，中国的醋主要是发酵制作而成的。在中国，很多地方有自产的特有醋，山西特有老陈醋，独流老醋最著名的在天津，镇江的香醋最为著名，其他较为有名的有保宁醋、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
红曲米醋等等。
调味品中醋的作用在日常烹饪中随处可见，而且还可以药用。依据行业标准可以将食用醋分成调配醋和酿造醋，其中将酿造醋又可以细分成酒醋、果醋、米醋、陈醋和香醋等，这里是根据醋的原料的不同和发酵方式的不同来分的[1]。所以说食用醋的产品质量检测十分的重要，因为它直接关系人的身体健康状况。人们在平时的生活中也有选择好醋的方法：
（1）查看清单上醋产品中总酸度的含量。如果酸度味很浓，则表明总酸度含量一定很高。总酸度含量是评价醋的特性指标之一，一般醋的总酸含量≥3.5g/100ml。另外，我们要看好食用醋的生产日期，已经过期的醋一定不要购买。
（2）观察醋的形态、观察醋的颜色。我们会发现在我们日常的生活中，使用的是酿造醋，它的颜色是棕色偏红一些，如果有一定的色泽是做好的。好一点的醋能让人一眼看上去是澄清的，摇晃后，没有悬浮物杂质沉淀。
（3）品尝醋的味道，闻醋独有的香气。好一点的醋闻起来应该有其特有的香味，如果有其他的异味，则可以判断该醋的质量不好。品尝醋的时候应该有柔和的醇香，细细尝过之后，余味依旧存在，感到很爽口。
这些方法的优点是能很快的识别出自己认为合格的产品，但缺点显而易见，在当今这个丝毫不缺乏科技的时代，很多产品已经蒙骗了我们的眼睛，不具有科学技术的成分。
平常所用到的色谱法、质谱法和光谱法这三种方法基本都是通过测定一些成分、某种特定成分的含量或者通过特征谱进行鉴别和区分的，优点是可以得到正确的分析结果信息，但过程比较复杂、花费时间比较长、花费也较高，也不能实时测实时就能得到信息数据结果。表11列出了各种气体检测方法的特征分析，这样我们可以引用一种有效的解决方法，采用电子鼻技术[3]。使用电子鼻检测较为简便，设计一个电子鼻的成本低廉，样本的用量比较少，电子鼻可以把采集到的信息建立成数据库，对不确定的样品做出定性定量的分析，而不是单单对气体信息做出比较简单的评价[4]，电子鼻能识别气味主要是依靠它的气敏传感器阵列，所以可以在一段较长时间内对某个固定的地点的气味实时检测。电子鼻有很好的工业应用前景。
表11 各种气体检测方法的特征分析
检验方法
特性
灵敏度
可靠性
选择性
稳定性
采样系统
简单程度
维修
经济性
是否需要辅助气体
电化学方法
1 溶液导电法
2 隔膜电极法
好
好
好
好
需要
简单
经常
中等
需要
光电方法
3 红外线吸收法
4 光干涉法
5 化学发光法
稍好
好
好
好
好
好
很好
好
好
好
好
好
需要
需要
需要
复杂
复杂
简单
经常
经常
经常
中等
中等
中等
不需
需要
不需
电学方法
6 热传导法
7 半导体气敏器件
好
很好
好
很好
稍好
不好
稍好
好
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