气敏传感器检测草莓腐烂的电子鼻设备开发及在保鲜库的应用设计(附件)
本研究设计了一款基于气敏传感器对草莓腐烂进行移动式检测的电子鼻设备。本文介绍了由移动单元、传感器模块及计算机组成的设备硬件系统的搭建，及基于C# 语言开发的设备配套的软件系统的操作流程。验证结果表明，当密闭时间为5min，定点检测时长为20s时采用移动式传感器阵列进行腐烂定位效果较好，单层草莓单点和多点腐烂源定位结果与实际腐烂源位置的偏差为±3cm，而多层草莓难以准确定位腐烂源位置。该仪器可满足对单层草莓进行腐败检测和腐烂源定位的要求。本文还介绍了该仪器在小型保鲜库的应用，主要包括保鲜库设计、移动式设备应用设计、耗电量估算、成本分析及图纸绘制。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 仪器设计的可行性分析2
1.1 电子鼻检测仪器在水果无损检测方面的应用现状2
1.2 电子鼻检测技术和气敏传感器及其阵列研究现状3
2 仪器设计与开发3
2.1 系统整体设计3
2.2 硬件选型4
2.2.1 移动设备单元4
2.2.2 传感器阵列4
2.2.3 其他5
2.3 软件开发5
2.3.1 采集软件界面及其功能5
2.3.2 软件模块开发6
2.4 交互界面操作流程6
3 仪器效果验证7
3.1 材料与方法7
3.1.1 试验材料7
3.1.2 试验仪器8
3.1.3 试验方法8
3.1.4 数据处理8
3.2 结果与分析9
3.2.1 密闭时间的选择9
3.2.2 定点时长的选择10
3.2.3 模拟草莓单点腐败源的定位检测11
3.2.4 模拟草莓多点腐败源的定位检测11
3.2.5 模拟多层放置的草莓腐败源的定位检测12
4 开发电子鼻仪器在保鲜库的应用12
4.1 保鲜库设计13
4.1.1 库体结构13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.1.2 制冷系统13
4.1.3 保鲜库设备选型13
4.1.4 保鲜库参数14
4.2 移动式设备应用设计14
4.2.1 移动式设备的轨道形状14
4.2.2 移动式设备的检测14
4.3 耗电用量估算15
4.3.1 制冷设备耗电量15
4.3.2 移动式设备耗电量15
4.4 成本分析15
4.5 图纸绘制16
5 结论与展望16
致谢16
参考文献18
附图1 常福牌标准型保鲜库的参数19
附图2 CMM导轨参数19
附录A 传感器阵列电路图20
附录B 传感器阵列电路板图21
附录C 传感器阵列三视图22
附录D 保鲜库平面图23
附录E 保鲜库平面布置图24
附录F 保鲜库设备流程图25
附录G 保鲜库水汽管路图26
图1 移动式设备结构图4
图2 传感器阵列的移动路径4
图3 传感器阵列实物图 5
图4 移动式设备软件界面6
图5 检测示意图7
图6 单层草莓摆放方式8
图7 多层草莓摆放方式8
图8 不同密闭时间下腐败性气味分布模拟图10
图9 不同检测时间下腐败源定点模拟图10
图10 不同腐败源下草莓单点腐败源模定位拟图11
图11 不同腐败源下草莓多点腐败源模定位拟图12
图12 不同腐败源下草莓多层单点腐败气味分布模拟图12
图13 顶排管实物图14
图14 轨道安装方式14
图15 移动式设备布置模拟图15
表1 代表性电子鼻产品2
表2 传感器的检测对象及其灵敏度5
表3 成本估算表15
基于气敏传感器检测草莓腐烂的电子鼻设备开发及在保鲜库的应用设计
引言
草莓广泛分布于亚洲、欧洲和美洲，因其色泽艳丽、美味可口且营养丰富而深受消费者喜爱，并被誉为“水果皇后”，其生产总量在世界小浆果中居于首位。我国是世界草莓属植物种类分布最多的国家，据世界粮农组织（FAO）统计数据表明，我国2016年草莓收获面积达到14万公顷，其总产量达380多万吨，稳居世界草莓生产第一大国[1]。然而由于现在国内草莓市场趋于饱和，单纯地依靠产量难以占领市场，只有提高品质才能被消费者所接受[2]。
由于草莓含水量较高，皮薄肉嫩，采后在常温条件下极易失水皱缩，衰老变质，且易受病原菌侵染和机械损伤而腐烂[3]。此外，腐烂的草莓还会对周围其他草莓造成不良影响，导致品质迅速劣变，从而降低商品价值，限制货架期。因此准确地定位出腐败源的位置，及早发现并对草莓进行烂果剔除有利于采后贮藏，延长保质期，提高商品价值。目前传统的水果品质检测方法主要为化学分析方法，但此种方法操作复杂、耗时，在测试过程中对水果样本进行破坏式处理，使其丧失商品价值，实际应用价值较小[4]，因此采用无损检测方法对水果进行检测更符合经济需求。芳香性是草莓的一个重要特性，相关研究表明[56]，草莓挥发性气味的变化与草莓品质密切相关。而电子鼻（气敏传感器）是模拟哺乳动物嗅觉系统（细胞）设计而成的，具有响应时间短，重复性好，无损化检测的特点[7]。因此，利用电子鼻技术根据草莓挥发性物质的变化检测草莓的品质败坏具有可行性，该研究为流通过程中监测草莓腐败及商业化电子鼻设备的开发提供参考。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 仪器设计的可行性分析2
1.1 电子鼻检测仪器在水果无损检测方面的应用现状2
1.2 电子鼻检测技术和气敏传感器及其阵列研究现状3
2 仪器设计与开发3
2.1 系统整体设计3
2.2 硬件选型4
2.2.1 移动设备单元4
2.2.2 传感器阵列4
2.2.3 其他5
2.3 软件开发5
2.3.1 采集软件界面及其功能5
2.3.2 软件模块开发6
2.4 交互界面操作流程6
3 仪器效果验证7
3.1 材料与方法7
3.1.1 试验材料7
3.1.2 试验仪器8
3.1.3 试验方法8
3.1.4 数据处理8
3.2 结果与分析9
3.2.1 密闭时间的选择9
3.2.2 定点时长的选择10
3.2.3 模拟草莓单点腐败源的定位检测11
3.2.4 模拟草莓多点腐败源的定位检测11
3.2.5 模拟多层放置的草莓腐败源的定位检测12
4 开发电子鼻仪器在保鲜库的应用12
4.1 保鲜库设计13
4.1.1 库体结构13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.1.2 制冷系统13
4.1.3 保鲜库设备选型13
4.1.4 保鲜库参数14
4.2 移动式设备应用设计14
4.2.1 移动式设备的轨道形状14
4.2.2 移动式设备的检测14
4.3 耗电用量估算15
4.3.1 制冷设备耗电量15
4.3.2 移动式设备耗电量15
4.4 成本分析15
4.5 图纸绘制16
5 结论与展望16
致谢16
参考文献18
附图1 常福牌标准型保鲜库的参数19
附图2 CMM导轨参数19
附录A 传感器阵列电路图20
附录B 传感器阵列电路板图21
附录C 传感器阵列三视图22
附录D 保鲜库平面图23
附录E 保鲜库平面布置图24
附录F 保鲜库设备流程图25
附录G 保鲜库水汽管路图26
图1 移动式设备结构图4
图2 传感器阵列的移动路径4
图3 传感器阵列实物图 5
图4 移动式设备软件界面6
图5 检测示意图7
图6 单层草莓摆放方式8
图7 多层草莓摆放方式8
图8 不同密闭时间下腐败性气味分布模拟图10
图9 不同检测时间下腐败源定点模拟图10
图10 不同腐败源下草莓单点腐败源模定位拟图11
图11 不同腐败源下草莓多点腐败源模定位拟图12
图12 不同腐败源下草莓多层单点腐败气味分布模拟图12
图13 顶排管实物图14
图14 轨道安装方式14
图15 移动式设备布置模拟图15
表1 代表性电子鼻产品2
表2 传感器的检测对象及其灵敏度5
表3 成本估算表15
基于气敏传感器检测草莓腐烂的电子鼻设备开发及在保鲜库的应用设计
引言
草莓广泛分布于亚洲、欧洲和美洲，因其色泽艳丽、美味可口且营养丰富而深受消费者喜爱，并被誉为“水果皇后”，其生产总量在世界小浆果中居于首位。我国是世界草莓属植物种类分布最多的国家，据世界粮农组织（FAO）统计数据表明，我国2016年草莓收获面积达到14万公顷，其总产量达380多万吨，稳居世界草莓生产第一大国[1]。然而由于现在国内草莓市场趋于饱和，单纯地依靠产量难以占领市场，只有提高品质才能被消费者所接受[2]。
由于草莓含水量较高，皮薄肉嫩，采后在常温条件下极易失水皱缩，衰老变质，且易受病原菌侵染和机械损伤而腐烂[3]。此外，腐烂的草莓还会对周围其他草莓造成不良影响，导致品质迅速劣变，从而降低商品价值，限制货架期。因此准确地定位出腐败源的位置，及早发现并对草莓进行烂果剔除有利于采后贮藏，延长保质期，提高商品价值。目前传统的水果品质检测方法主要为化学分析方法，但此种方法操作复杂、耗时，在测试过程中对水果样本进行破坏式处理，使其丧失商品价值，实际应用价值较小[4]，因此采用无损检测方法对水果进行检测更符合经济需求。芳香性是草莓的一个重要特性，相关研究表明[56]，草莓挥发性气味的变化与草莓品质密切相关。而电子鼻（气敏传感器）是模拟哺乳动物嗅觉系统（细胞）设计而成的，具有响应时间短，重复性好，无损化检测的特点[7]。因此，利用电子鼻技术根据草莓挥发性物质的变化检测草莓的品质败坏具有可行性，该研究为流通过程中监测草莓腐败及商业化电子鼻设备的开发提供参考。
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