[发明专利]基于多重自组织神经网络的电子鼻在线漂移补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于电子鼻检测、训练技术领域，尤其涉及一种基于多重自组织神经网络的电子鼻在线漂移补偿方法。

背景技术

电子鼻是利用气体传感器阵列的响应图谱来识别气味的电子装置或系统，主要由气体传感器阵列、信号预处理单元和模式识别单元三部分组成。电子鼻的工作原理是：当某种气味呈现在一种活性材料制成的气体传感器面前，气体传感器能够将该气体的化学输入转换成电信号输出，采用多个气体传感器构成气体传感器阵列，该多个气体传感器对一种气味的响应便构成了气体传感器阵列对该气味的电信号输出阵列；为实现对气味的定性或定量分析，必须将气体传感器的电信号输出进行适当的预处理(消除噪声、特征提取、信号放大，归一化等)后，由模式识别单元采用合适的模式识别分析方法对其进行识别处理；理论上，每种气味对于气体传感器阵列而言都会有它对应的特征电信号阵列值，将不同气味对应的特征电信号阵列值作为电子鼻的神经元存储于模式识别单元中，进行气体检测时把气体传感器阵列的电信号输出阵列值与神经元进行对比匹配识别，便可区分不同的气体，同时还可利用气体传感器阵列对多种气体的交叉敏感性进行测量，通过适当的分析方法，实现混合气体分析。由于电子鼻检测具有时间短、成本低等优点，目前已在食品检测、疾病诊断、环境检测等领域得到了广泛研究和关注。

电子鼻检测识别气体的神经元可以通过基准训练而建立获得，即利用电子鼻对其能够识别的多种气体样本进行先验检测，获得气体传感器阵列对该多种气体的特征电信号阵列值，将之作为该多种气体匹配的神经元加以存储，用以作为该多种气体的识别基准。然而，电子鼻气体传感器阵列感测同一种气体的电信号输出阵列值并非一成不变的，气体传感器阵列检测气体的电信号输出阵列值与该气体匹配的特征电信号阵列值(即神经元)之间发生了漂移往往正是影响电子鼻识别效果的一个重要因素。气体传感器阵列的检测值产生漂移的原因主要有两个：一是由于电子鼻工作环境的变化，例如：温度、湿度等，使得气体传感器阵列检测的电信号输出阵列值在相匹配的神经元值附近范围内波动漂移；另一个原因则是由于气体传感器老化等现象使自身物理化学性质发生改变，进而影响其电信号输出值的大小，导致气体传感器阵列的电信号输出阵列值与相匹配的神经元发生偏差，形成漂移。其中，前者引起的漂移属于一种暂态漂移，在本质上不影响电子鼻的识别精度。而由后者引起的漂移一般称之为长期漂移，其将伴随气体传感器的使用长期存在并累积，若不采取抑制措施将导致电子鼻的检测精度明显降低，因此抑制或降低气体传感器长期漂移的影响对于保证电子鼻的检测精度和效果而言显得尤为重要。