文档介绍：杭州电子科技大学
硕士学位论文
基于S<,n>O<,2>气体传感器阵列电子鼻系统研究与设计
姓名:王振军
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:张文超
20091201
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
随着传感器技术、电子技术、计算机技术和模式识别技术的发展,电子鼻的应用领域越
来越广泛,受到更普遍的关注。电子鼻的应用领域已经渗透到包括质量控制、环境保护、国
家安全、消防、汽车、航空航天、疾病诊断和工业过程控制等领域。研究实现低成本、高精
度、高集成度、商品化的电子鼻系统可以弥补传统气体检测方法(如气相色谱法)操作复杂、
体积大、便携性差、成本高、无法实时自动监测等缺点。
论文在分析研究电子鼻系统的原理和特点的基础上,根据 BP 网络在电子鼻系统中的应
用原理,提出了将 BP 网络模式识别用于电子鼻系统的总体技术方案。系统采用 MSP430 微
处理器作为下位机控制器完成 A/D 转换、数据存储、RS232 串口通信、LCD 显示和人际交互,
采用 PC 机作为上位机完成数据采集、模式识别功能。在总体方案的基础上设计了 E2PROM、
RS232、LCD 显示、系统电源、键盘等硬件电路及其软件,能够在 MSP430 控制器的控制下
各部分协同工作,并给出了硬件电路和软件流程。考虑到气体传感器的功耗较大,论文设计
了输出电压恒定为 5V、最大输出功率为 15W 的传感器阵列加热控制电路。根据传感器阵列
的输出电压信号变化范围,设计了传感器阵列的信号测量、放大及 A/D 转换电路。根据 BP
网络应用特点,设计了电子鼻上位机软件和 BP 网络模式识别算法,并给出了系统的功能测
试结果。
研制的电子鼻系统进行了单一气体定性分析和定量计算实验,实验结果表明 BP 网络模
式识别算法用于电子鼻系统是切实可行的,并取得预定效果。本文还对影响 BP 网络训练和
网络性能的关键因素进行了研究。此外,本系统对于采用传感器阵列和 BP 网络模式识别算
法的电子鼻系统具有一定的通用性。

关键词:电子鼻,气体传感器,BP 网络,VC++,混合编程
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
With the development of sensor, electronics, computer and pattern recognition technology, the
application fields of electronic nose systems are being more and more widespread and also
receiving a more universal attention. Electronic nose’s applications have rated into quality
control, environmental protection, national security, fire control, automobile, aerospace, disease
diagnostics and industrial process control and other fields. Research and implementation of
electronic nose system of low-cost, high accuracy, high integration mercialization can make
up the ings of plicated, bulky, poor portability, high cost and no real-time
automatic monitoring of traditional gas detection methods (such as gas chromatography).
With analyzing the principles and characteristics of electronic nose system, the paper puts
forward the overall technical solution of electronic nose system using BP work as the
pattern recognition. According to the theory of BP work used in electronic nose systems,
system uses the MSP430 mi