食品新鲜度由于与人类健康和生命安全直接相关而备受关注。传统的食品新鲜度检测方法具有操作复杂、检测时间长、受人为主观干扰的缺点。而电子鼻(Electronic Nose)检测手段具有便携、无损、实时的优点,近年来有很多使用电子鼻进行食品新鲜度识别的研究,而电子鼻结合冰箱进行食物新鲜度判别的实例较少。因此,本文开发了用于冰箱中食物新鲜度实时原位检测的小型电子鼻。本文的主要研究内容和创新性工作如下:1.深入研究了食物腐败目标气体以及冰箱食物新鲜度检测的方法,确定了检测食物新鲜度的标志物和冰箱食物泵吸式检测方法本文通过查阅相关文献了解食物腐败过程中产生的主要挥发性有机气体化合物,然后收集食品腐败的气袋顶空气体,采用气-质联用(GC-MS)实验手段分析不同食物种类腐败产生的目标气体,确定系统检测的食物新鲜度标志物为:氨气、硫化氢和乙醇。同时,针对冰箱中食物新鲜度检测,设计了扩散式检测方法和泵吸式检测手段,分析两种检测方式的优缺点,综合考虑成本、尺寸和检测效果,以泵吸式检测方式为基础,提出了小型化的智能电子鼻系统的设计方法。2.提出了食物新鲜度检测传感器阵列的设计与优化方法,确定了MOS传感器类型并构建了用于冰箱内食物新鲜度检测的传感器阵列选择了金属氧化物半导体(MOS)气体传感器作为电子鼻的检测传感器,分析了 MOS传感器的气体敏感机理与数学模型,并设计了相应的MOS传感器信号检测电路同时对电路结构进行优化。针对三种食物新鲜度检测特征气体,使用相应的金属氧化物传感器,搭建用于食物新鲜度评级的MOS气体传感器阵列。同时测试MOS 了传感器阵列对于环境温度变化和食物腐败气体的响应,测试结果表明即使在温度较低的环境下,MOS传感器对腐败的食物也有较好的响应,可以用于冰箱中的食物新鲜度判别。3.根据实际应用中的模块化以及小型化的设计要求,本文完成了冰箱食物新鲜度实时检测电子鼻的硬件和软件设计开发了用于冰箱食物新鲜度分类的电子鼻系统,按照模块化的设计理念,同时考虑电子鼻系统的小型化,电子鼻系统设计主要分为气路模块、传感器信号检测及系统控制模块以及系统软件模块。气路模块的设计包括MOS传感器检测气室、气路动力与控制切换;检测与系统硬件电路包括传感器信号检测电路、单片机核心电路、气路元件控制电路;系统软件模块部分包括单片机的数据采集和传输、PC机显示和处理程序以及食物新鲜度分类算法。4.完成了冰箱食物新鲜度的电子鼻实际测试及其评价模型的开发,通过实际食物新鲜度检测和判别实验验证,取得了良好的测试效果使用配气仪获取不同浓度的食品新鲜度标准气体,并对设计的电子鼻系统进行了标定,标定结果表明电子鼻系统对一定范围的目标气体具有良好的浓度区分效果。针对冰箱中经常储存的肉类、蔬菜和水果,选择猪肉、韭菜和香蕉进行冰箱食品实验,食物实验结果表明,所搭建的的电子鼻检测系统对冰箱中的食物新鲜度变化具有良好的灵敏特性。同时以人为感官评价为标准,将冰箱中的食物新鲜度划分为新鲜、次新鲜和腐败,采用线性判别式分析算法建立了初步的冰箱食物新鲜度评价模型。并进行了实验验证,实验结果表明,食物新鲜度评价模型能取得较好的效果。