[实用新型]一种可提高电子鼻灵敏度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可提高电子鼻灵敏度的装置。

背景技术

电子鼻是一种由多个气敏传感器组成的阵列，融合模式识别算法以模拟生物嗅觉的气味检测系统。现有电子鼻系统由于传感器结构、成本等原因，所使用的传感器阵列数量很少，远小于人体生物嗅觉系统中几万到上百万的嗅细胞，如德国AIRSENSE公司PEN3型电子鼻，采用的是10个不同金属氧化物的传感器阵列；法国Alpha MOS FOX4000型电子鼻采用的是18个不同金属氧化物的传感器阵列。传感器阵列的数量少，会导致特征选择维度低，造成电子鼻的灵敏度低，检测效果差。

研究表明，动物的嗅上皮有一种气相色谱效应，也即由于气味中极性分子和非极性分子扩散速度不同，会导致在不同流速下气体分子在嗅上皮中呈现不同的分布，因此很多动物在识别气味时有吸嗅（Sniff）行为，这种行为在生物嗅觉系统的嗅觉产生过程中起到了至关重要的作用。则可考虑，通过调节吸入环境中气体的体量、速度和吸嗅行为的单次持续时间、次数，使气体分子在进入鼻道后在嗅上皮中呈现不同分布，促使生物嗅觉系统响应细胞神经达到兴奋状态，从而可以实现对环境气体的认知和识别。

传统的电子鼻通常是采用稳态、固定的气体流速或手动调节进气速率来进行采样检测，其灵敏度只是由传感器阵列数量所决定。本实用新型采用类似上述吸嗅行为的机制，可在不增加传感器阵列数量的基础上，提高电子鼻的灵敏度。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供一种可提高电子鼻灵敏度的装置，模拟动物吸嗅行为的机制，通过控制模块驱动电磁阀的方式动态调节进气速率，改变气味中极性分子和非极性分子与传感器反应的程度，扩大特征选择维度，来有效提高电子鼻的灵敏度。

本实用新型采用的技术方案是，一种可提高电子鼻灵敏度的装置，包括样品输入端、空气输入端，样品输入端和空气输入端通过三通换向阀连接流量计，流量计的输出端通过管道连接气腔，气腔内设有多个并行竖直排布的传感器阵列，气腔的另一端通过电磁阀连接抽气泵；多个传感器阵列的各个传感器的采集信号连接控制模块，控制模块的输出端通过一驱动电机连接所述电磁阀，所述控制模块根据上述各个传感器检测的气体流速控制驱动电机转动以调节电磁阀的开度，从而动态调节气体的进气速率，该控制模块还控制所述三通换向阀与样品输入端或空气输入端接通。

作为优选，所述气腔包括两个依次贯通连接的第一气腔、第二气腔，第一气腔、第二气腔内分别设有并行竖直排布的感应传感器阵列，气腔设置成两个是为了模拟鼻粘膜中嗅觉细胞的不同位置分布，延长反应的距离；

所述第一气腔和第二气腔中分别设有多组并行竖直排布的传感器阵列，每组传感器阵列上的传感器以m行*n列的排列方式布置，每组传感器阵列由包含金属氧化物传感器、电化学传感器、光离子传感器在内的不同种类的传感器组成。

进一步地，所述控制模块包括与传感器阵列的输出端连接的比较器、以及微控制器、电机驱动芯片，多个传感器阵列的各个传感器分别连接一比较器，各个比较器的输出端电平连接所述微控制器，微控制器的输出端通过所述电机驱动芯片连接驱动电机，所述驱动电机为步进电机或直流电机。

优选地，所述第一气腔和第二气腔中分别设有3组并行竖直排布的传感器阵列，每组传感器阵列包括底板、位于底板上以3行*4列的排列方式布置的传感器，其每行有4个传感器，每列有3个传感器，于是每组传感器阵列有12个传感器，每组传感器阵列由包含金属氧化物传感器、电化学传感器、光离子传感器在内的不同种类的传感器组成。

优选地，所述微控制器可为ARM、STM32、单片机之一。

优选地，所述抽气泵的量程为0-1L/min,型号为远望牌YW02。

可选择地，所述电磁阀为蝶阀。

本实用新型的有益效果是：通过模拟动物吸嗅行为的机制，根据气腔中传感器采集信号的不同通过控制模块驱动电磁阀动态调节进气速率，改变气体中极性分子和非极性分子与传感器反应的程度，扩大特征选择维度，来有效提高电子鼻的灵敏度；

并通过设置多个气腔的方式延长气体与传感器阵列的接触时间，来达到传感器阵列与气体进行充分接触的目的，辅助提高电子鼻的灵敏度。

附图说明

图1为本发明一种可提高电子鼻灵敏度的装置实施例的结构图。

图2为本发明实施例的一组传感器阵列的示意图。

图3为本发明实施例的控制模块的电路图。

具体实施方式