液滴分析仪及其软件系统的研究

论文摘要

本论文研究的主要是光纤、电容液滴分析仪嵌入式软件系统的设计。针对当前鉴别方法的局限性,本文采用神经网络作为分类器,实现了液体鉴别算法的设计。与前期的识别技术相比,神经网络识别技术有更强的液滴识别能力。文中阐述了液滴分析的基础理论,研究了液滴指纹图的特征提取、计算和选择,并根据特征值选择原则选取了八个能代表液体特性、能提高液体识别率的特征值。通过分析光纤、电容液滴分析仪的嵌入式软件系统,在现有光纤、电容液滴分析仪的基础上完成了液体鉴别算法的设计。在算法设计上,经过实验、分析和比较,选择了8×30×6的三层BP神经网络作为分类器,解决了当前鉴别方法不稳定、鉴别精度低等方面的问题,使液滴分析仪达到一定的鉴别精度,满足液滴分析仪的本质要求。本论文主要完成的工作为:(1)实现了系统目标的分类设计,使仪器有针对性的完成预定目标,减少了仪器的“多功能化”带来的设计上的复杂性;(2)完成了嵌入式系统功能的软件设计;(3)通过对以往鉴别方法的比较和总结,提出了新的数据处理算法:基于BP神经网络的鉴别算法,并将其应用到嵌入式系统中;(4)对典型样品进行了测试实验,验证了新的鉴别算法具有较高的鉴别精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 液滴分析技术的发展
• 1.3 光纤、电容液滴传感器
• 1.3.1 光纤传感器
• 1.3.2 电容传感器
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 光纤、电容液滴分析仪的总体设计
• 2.1 光纤、电容液滴分析仪的总体结构设计
• 2.2 光纤、电容液滴分析仪的机械结构的设计
• 2.2.1 滴头和环形极板
• 2.2.2 机械结构的总体设计
• 2.3 光纤、电容液滴分析仪信号处理电路
• 2.3.1 光纤、电容信号采集电路
• 2.3.2 数据信号处理电路
• 2.4 供液泵
• 2.5 发光二极管器件
• 2.6 本章小结
• 第三章 系统设计的目标及实现方法
• 3.1 液滴分析仪的设计目标
• 3.2 液滴分析仪的功能实现方法
• 3.3 液滴分析仪的功能实现方法的适用性分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 模式识别及神经网络在液滴分析中的应用
• 4.1 模式识别
• 4.1.1 模式识别系统的基本构成
• 4.1.2 特征的提取和选择
• 4.1.3 分类器的设计
• 4.2 神经网络识别
• 4.3 BP神经网络
• 4.4 本章小结
• 第五章 光纤、电容液滴分析仪的鉴别算法的研究
• 5.1 光纤、电容液滴分析仪的鉴别算法的基本思路
• 5.2 BP神经网络识别法
• 5.3 液滴指纹图特征值的选取
• 5.4 BP神经网络的选择
• 5.4.1 神经网络结构的选择
• 5.4.2 BP神经网络初始权值的选择
• 5.4.3 BP网络参数的选择
• 5.5 供液管残液的处理
• 5.6 液滴分析仪的更新功能
• 5.7 液滴分析仪的标定功能
• 5.8 本章小结
• 第六章 系统程序的设计以及数据的处理
• 6.1 BP网络程序的设计
• 6.2 单片机程序的设计
• 6.2.1 主程序的设计
• 6.2.2 数据采集模块的软件设计
• 6.2.3 液晶模块的软件设计
• 6.2.4 按键扫描的软件设计
• 6.2.5 串口通信的软件设计
• 6.3 数据处理及结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结与展望
• 7.1 本课题的主要工作总结
• 7.2 技术展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢