鱼类新鲜度电子鼻检测系统软件设计(附件)
鱼类的新鲜度是其质量的重要指标。鱼类死亡后，鱼肉会发生一系列的物理和化学变化，产生异常气味，影响其口味和营养。因此，准确检测鱼类新鲜程度对人们的日常饮食极为重要。电子鼻是用于检测气体的新型仪器，具有简便、客观、快速、准确评价气味的特点，在食品领域发挥着越来越重要的作用。本装置主要采用MQ-3酒精传感器，与其他诸如温湿度传感器构成传感器阵列。上位机软件采用串口调试助手，通过初始化串口、串口读写、关闭串口等过程来实现主设备与从设备之间的串口通信，并进行数据的收集与显示。实验证明，本项目设计的电子鼻能识别不同新鲜度的鱼肉及其鱼肉制品，识别率较高。关键词 鱼类新鲜度，电子鼻，检测，传感器目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及现状 1
1.2 课题研究的意义 1
1.3 研究内容 2
2 鱼类检测方法综述 3
2.1 传统检测方法 3
2.2 新型检测方法 4
3 电子鼻综述 5
3.1 电子鼻简介 5
3.2 应用领域 7
4 电子鼻系统设计 8
4.1 电子鼻系统总体设计 8
4.2 电子鼻装置简介 9
4.3 电子鼻软件设计 9
5 实验过程及结论 18
5.1 实验准备 18
5.2 实验步骤 19
5.3 实验结果 20
5.4 实验结论 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 29
1 绪论
1.1 研究背景及现状
电子鼻是模仿人和动物鼻子，用于检测、识别、分析复杂气体的新型仪器，能识别并对混合气体中的气体成分进行定性和定量的分析，是近年来迅速发展起来的一个新的研究领域。电子鼻充分运用电子技术、传感器技术、模式识别技术、计算机技术、神经生理学和应用数学等其它学科的技术，采用模仿生物嗅觉功能的方法来分析鱼类及其鱼类制品产生的气味，从而反映其新鲜度。电子鼻是通过模仿人和动物的嗅觉，来对被测对象相关信息进行采集、识别和分析处理。因其操作简便快捷、结果客观准确、测定迅速等优势而受到普遍关注。<
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合气体中的气体成分进行定性和定量的分析，是近年来迅速发展起来的一个新的研究领域。电子鼻充分运用电子技术、传感器技术、模式识别技术、计算机技术、神经生理学和应用数学等其它学科的技术，采用模仿生物嗅觉功能的方法来分析鱼类及其鱼类制品产生的气味，从而反映其新鲜度。电子鼻是通过模仿人和动物的嗅觉，来对被测对象相关信息进行采集、识别和分析处理。因其操作简便快捷、结果客观准确、测定迅速等优势而受到普遍关注。
电子鼻拥有非常广阔的研究与应用领域，它比感官测量更加客观可靠，比化学方法更加迅速便捷。一直以来，电子鼻的研究十分活跃。国外电子鼻的研究起步较早，并且其研究发展也十分迅速。相比之下，我国电子鼻相关的应用研究起步较晚，但发展也比较迅速。付湘晋等人采用电子鼻对不同腥味的白鲢鱼进行检测与分析，结果表明，电子鼻可准确区分不同腥味的白鲢鱼样本，且相关系数高于0.92，与感官评价结果高度一致。同年，佟懿等采用电子鼻对不同贮藏温度与贮藏时间下的带鱼样本进行了检测与分析，结果表明，电子鼻能区分不同贮藏期的带鱼样本，且通过动力学模型建立的Q10货架期预测模型，能对该温度下的带鱼货架进行预测，其误差率低于20%。而杨华等用PEN3系统对不同贮藏温度的美国红鱼风味成分进行检测分析，结果表明电子鼻能够无损识别并区分不同贮藏温度的美国红鱼。
虽然我国的电子鼻研究近几年发展迅速，但对系统的研究基本停留在实验设备阶段，应用于网络化远程监控、现场实时监测等领域的报道甚少，尤其在电子鼻的商品化发展上的相关产品尚无报道，与国外研究应用还有一定的差距。除此之外，一些诸如气体敏感机理、模式识别算法等关键技术还有待进一步研究。相信随着气敏传感器技术和信息处理技术的不断进步，解决当前诸多问题的通用电子鼻将应运而生，满足各行业需求的便携式电子鼻也会进行商业化生产。
1.2 课题研究的意义
鱼肉味道鲜美，但鱼肉及其制品不易保存，容易腐败变质。鱼类死后，在自身酶及各种微生物的作用下，鱼肉会发生各种反应，分解变质会迅速加快。而鱼肉含水量较高，肌肉纤维较短，各组织成分脆弱，相比其他肉类更易变质，当外界环境急剧改变时，其变质程度更会大大提高，误食会严重影响人体健康，因此迫切需要一种准确有效的装置来评定鱼类的新鲜程度。
传统的鱼类新鲜度检测方法主要有感官评定、化学指标、微生物法及现代仪器法。感官评定能及时评定鱼肉的新鲜程度，且应用范围广，但易受评测人员心理、身体等主观方面的影响，结果缺乏客观性，且重复性较差。化学和微生物法有细菌总数法和挥发性盐基氮等，此类方法结果可靠，重复性高，但需要专门的操作人员，操作耗时繁琐，不能快速地对样本进行分析。现代仪器法主要是高效气相色谱法和气质谱联用法，其结果客观准确，但样本预处理复杂，检测时间长，且仪器昂贵。因此，寻求鱼类新鲜度的快速、无损、准确的检测方法意义重大。
电子鼻系统主要由气味采样装置、各种传感器组合和信号调理系统三个基本模块组成，其基本工作原理是不同的被测气体在对应的传感器中有着不同的灵敏度反应。通过设计对应的模式识别算法来得到不同的识别模型，从而对不同场合的测试气体进行识别与分析。电子鼻的传感器采集气体后，经过数据预处理，再选择合适的气体模式识别算法分析复杂气体的组分成分，以此提高精度。电子鼻检测被普遍任务是一种客观、准确、便捷的自动检测方法，具有成本低廉、操作简单、对被测鱼类无伤害的特点，在水产品新鲜度检测分析的应用中具有极为广阔的发展空间。
随着电子鼻系统研究的不断完善和新兴电子技术的逐年提升，采用电子鼻技术根据鱼类及其鱼类制品的气味来检测评定鱼类的新鲜程度将成为可能。构建基于电子鼻技术的新型鱼类新鲜度检测装置，对传感器采集的气体进行分析处理，并通过合适的算法系统地研究鱼体的新鲜程度的，为鱼类新鲜度的检测分析提供了一种便捷检测的新装置。
1.3 研究内容
本设计的研究内容如下：
第一章为绪论，首先介绍了课题的研究背景及现状、意义，提出了电子鼻技术，阐述了它的结构特点和发展背景，然后从国内和国外两个方面介绍电子鼻的研究现状和发展情况，指出其今后的研究重点和未来的热门方向。
第二章是鱼类新鲜度方法综述，通过对目前鱼类新鲜度检测的主流方法，比如感官评价、化学及微生物方法、仿生技术、生物技术及其他物理化学技术的介绍，来进行适当的比较与讨论，引出电子鼻技术的发展背景。
第三章是有关电子鼻的综述，主要阐述了电子鼻在社会生活、生产实践等方面的应用，较为完整、清晰地展示了电子鼻系统的丰富应用领域。
第四章是本装置的系统设计，首先概括地介绍系统的检测原理，紧接着从数码显示子程序、按键子程序、RS232串口通信子程序、A/D转换子程序、系统主程序等方面系统地介绍了本装置的软件设计内容，最后介绍了本装置的上位机软件，从而实现主设备与从设备之间的串口通信。
第五章是本装置的实验过程及分析，通过用本装置对两个实验样本的检测分析，较为准确地验证了本装置的功能。
第六章是总结，首先对本设计
1 绪论 1
1.1 研究背景及现状 1
1.2 课题研究的意义 1
1.3 研究内容 2
2 鱼类检测方法综述 3
2.1 传统检测方法 3
2.2 新型检测方法 4
3 电子鼻综述 5
3.1 电子鼻简介 5
3.2 应用领域 7
4 电子鼻系统设计 8
4.1 电子鼻系统总体设计 8
4.2 电子鼻装置简介 9
4.3 电子鼻软件设计 9
5 实验过程及结论 18
5.1 实验准备 18
5.2 实验步骤 19
5.3 实验结果 20
5.4 实验结论 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 29
1 绪论
1.1 研究背景及现状
电子鼻是模仿人和动物鼻子，用于检测、识别、分析复杂气体的新型仪器，能识别并对混合气体中的气体成分进行定性和定量的分析，是近年来迅速发展起来的一个新的研究领域。电子鼻充分运用电子技术、传感器技术、模式识别技术、计算机技术、神经生理学和应用数学等其它学科的技术，采用模仿生物嗅觉功能的方法来分析鱼类及其鱼类制品产生的气味，从而反映其新鲜度。电子鼻是通过模仿人和动物的嗅觉，来对被测对象相关信息进行采集、识别和分析处理。因其操作简便快捷、结果客观准确、测定迅速等优势而受到普遍关注。<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
合气体中的气体成分进行定性和定量的分析，是近年来迅速发展起来的一个新的研究领域。电子鼻充分运用电子技术、传感器技术、模式识别技术、计算机技术、神经生理学和应用数学等其它学科的技术，采用模仿生物嗅觉功能的方法来分析鱼类及其鱼类制品产生的气味，从而反映其新鲜度。电子鼻是通过模仿人和动物的嗅觉，来对被测对象相关信息进行采集、识别和分析处理。因其操作简便快捷、结果客观准确、测定迅速等优势而受到普遍关注。
电子鼻拥有非常广阔的研究与应用领域，它比感官测量更加客观可靠，比化学方法更加迅速便捷。一直以来，电子鼻的研究十分活跃。国外电子鼻的研究起步较早，并且其研究发展也十分迅速。相比之下，我国电子鼻相关的应用研究起步较晚，但发展也比较迅速。付湘晋等人采用电子鼻对不同腥味的白鲢鱼进行检测与分析，结果表明，电子鼻可准确区分不同腥味的白鲢鱼样本，且相关系数高于0.92，与感官评价结果高度一致。同年，佟懿等采用电子鼻对不同贮藏温度与贮藏时间下的带鱼样本进行了检测与分析，结果表明，电子鼻能区分不同贮藏期的带鱼样本，且通过动力学模型建立的Q10货架期预测模型，能对该温度下的带鱼货架进行预测，其误差率低于20%。而杨华等用PEN3系统对不同贮藏温度的美国红鱼风味成分进行检测分析，结果表明电子鼻能够无损识别并区分不同贮藏温度的美国红鱼。
虽然我国的电子鼻研究近几年发展迅速，但对系统的研究基本停留在实验设备阶段，应用于网络化远程监控、现场实时监测等领域的报道甚少，尤其在电子鼻的商品化发展上的相关产品尚无报道，与国外研究应用还有一定的差距。除此之外，一些诸如气体敏感机理、模式识别算法等关键技术还有待进一步研究。相信随着气敏传感器技术和信息处理技术的不断进步，解决当前诸多问题的通用电子鼻将应运而生，满足各行业需求的便携式电子鼻也会进行商业化生产。
1.2 课题研究的意义
鱼肉味道鲜美，但鱼肉及其制品不易保存，容易腐败变质。鱼类死后，在自身酶及各种微生物的作用下，鱼肉会发生各种反应，分解变质会迅速加快。而鱼肉含水量较高，肌肉纤维较短，各组织成分脆弱，相比其他肉类更易变质，当外界环境急剧改变时，其变质程度更会大大提高，误食会严重影响人体健康，因此迫切需要一种准确有效的装置来评定鱼类的新鲜程度。
传统的鱼类新鲜度检测方法主要有感官评定、化学指标、微生物法及现代仪器法。感官评定能及时评定鱼肉的新鲜程度，且应用范围广，但易受评测人员心理、身体等主观方面的影响，结果缺乏客观性，且重复性较差。化学和微生物法有细菌总数法和挥发性盐基氮等，此类方法结果可靠，重复性高，但需要专门的操作人员，操作耗时繁琐，不能快速地对样本进行分析。现代仪器法主要是高效气相色谱法和气质谱联用法，其结果客观准确，但样本预处理复杂，检测时间长，且仪器昂贵。因此，寻求鱼类新鲜度的快速、无损、准确的检测方法意义重大。
电子鼻系统主要由气味采样装置、各种传感器组合和信号调理系统三个基本模块组成，其基本工作原理是不同的被测气体在对应的传感器中有着不同的灵敏度反应。通过设计对应的模式识别算法来得到不同的识别模型，从而对不同场合的测试气体进行识别与分析。电子鼻的传感器采集气体后，经过数据预处理，再选择合适的气体模式识别算法分析复杂气体的组分成分，以此提高精度。电子鼻检测被普遍任务是一种客观、准确、便捷的自动检测方法，具有成本低廉、操作简单、对被测鱼类无伤害的特点，在水产品新鲜度检测分析的应用中具有极为广阔的发展空间。
随着电子鼻系统研究的不断完善和新兴电子技术的逐年提升，采用电子鼻技术根据鱼类及其鱼类制品的气味来检测评定鱼类的新鲜程度将成为可能。构建基于电子鼻技术的新型鱼类新鲜度检测装置，对传感器采集的气体进行分析处理，并通过合适的算法系统地研究鱼体的新鲜程度的，为鱼类新鲜度的检测分析提供了一种便捷检测的新装置。
1.3 研究内容
本设计的研究内容如下：
第一章为绪论，首先介绍了课题的研究背景及现状、意义，提出了电子鼻技术，阐述了它的结构特点和发展背景，然后从国内和国外两个方面介绍电子鼻的研究现状和发展情况，指出其今后的研究重点和未来的热门方向。
第二章是鱼类新鲜度方法综述，通过对目前鱼类新鲜度检测的主流方法，比如感官评价、化学及微生物方法、仿生技术、生物技术及其他物理化学技术的介绍，来进行适当的比较与讨论，引出电子鼻技术的发展背景。
第三章是有关电子鼻的综述，主要阐述了电子鼻在社会生活、生产实践等方面的应用，较为完整、清晰地展示了电子鼻系统的丰富应用领域。
第四章是本装置的系统设计，首先概括地介绍系统的检测原理，紧接着从数码显示子程序、按键子程序、RS232串口通信子程序、A/D转换子程序、系统主程序等方面系统地介绍了本装置的软件设计内容，最后介绍了本装置的上位机软件，从而实现主设备与从设备之间的串口通信。
第五章是本装置的实验过程及分析，通过用本装置对两个实验样本的检测分析，较为准确地验证了本装置的功能。
第六章是总结，首先对本设计
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