CN103308650A - 气味和/或气体识别系统 - Google Patents
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Abstract
识别气味和/或气体的方法中，通过包含化学传感器的便携电子装置测量气味和/或气体，化学传感器对不同分析物敏感。供给包含一组元组元素的测量元组，该组元组元素的每个提供由特定化学传感器单元和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下测量的值。比较测量元组与一个或多个参考元组，每个参考元组代表一种气味和/或气体并包含一组元组元素和参考元组代表的气味和/或气体的识别符。参考元组的该组元组元素的每个提供值特征，其在关注的参考元组代表的气味和/或气体存在的情况下被特定的化学传感器单元和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下感测到。根据比较结果，一个或多个气味和/或气体识别符返回便携电子装置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年3月15日提交的欧洲专利申请12001781.9的优先权，通过引用将其所有公开内容纳入本文。
技术领域
本发明涉及一种气味和/或气体识别系统，以及一种识别气味和/或气体的方法。
背景技术
在电子装置遍布的当今世界，在识别气味和/或气体方面得到支持是人们所期望的。
发明内容
通过根据权利要求1的特征的一种气味和/或气体识别系统，以及根据权利要求14的特征的一种识别气味和/或气体的方法解决了这个问题。
气味和/或气体识别系统包括便携式电子装置、数据库和评价单元。
所述便携式电子装置包括对不同化学分析物敏感的化学传感器。通过这种化学传感器，至少可以调查便携式电子装置周围的气体中是否存在该化学传感器所敏感的分析物。对所述气体中所包含的化学物质或化合物的检测可能是用户所关心的。所述气体可能包含能被人类嗅到的物质或化合物，在这种情况下所述气体成分可能被感知为气味、臭味或香味，并且这种气体将被人类通过气味识别符来标识和了解。其他的气体可能不含有能被人类嗅到的物质，或者可能含有能被嗅到的物质但数量非常少所以浓度不足以被人嗅到。这样的气体仍然可以被人类通过标识对应化学式或对应名称的识别符来标识和了解。
分析物可包括化学物质和/或化学化合物，并且可以具体地包括但不限于例如CO2、NOX、乙醇、CO、臭氧、氨、甲醛或二甲苯中的一种或多种。所述化学传感器适于检测出至少两种不同分析物的至少一个特性，并且优选是对5种或更多种不同分析物敏感。所以，可以通过化学传感器分析被供给至化学传感器的气体，以确定在所供给的气体中是否存在该化学传感器所敏感的化学物质或化合物以及是何种化学物质或化合物。在所供给的气体中检测到的分析物的组合可表明是某种气味或某种气体。有多少种不同的分析物大于1和/或化学传感器敏感的分析物有多少不同的特性一直是所述化学传感器设计的主题。
所述化学传感器能测量多种不同分析物的一个或多个特性。所以，该化学传感器可以被理解为用于检测多于一种分析物的一个或多个特性的传感器装置。例如，一个特性可以是气体中分析物的浓度，所述气体可以例如是所述装置周围的空气。其他的特性例如可以是化学特性，比如分析物的结合能。或者，所述化学传感器至少包括能与分析物发生反应的传感器材料，例如层状形式的传感器材料。所以，传感器材料的电子特性（比如其电导率）在反应后发生变化（其原理优选被应用在金属氧化物化学传感器中），或者传感器材料的光学特性（比如其传输率）发生变化。然后，分析物和传感器材料的组合的电子或光学特性被测量，并得出关于分析物的结论，比如通过与不存在所述分析物时所测量的传感器材料的特性进行比较的方式。应当注意到对于所述化学传感器所敏感的不同分析物而言，不要求对每种分析物都是测量同一特性。对不同的分析物可以测量不同的特性。
具体地，所述化学传感器可以表现为传感器阵列。传感器阵列可以包括一组传感器单元，其中每个传感器单元可以提供展现出不同敏感性的一层材料，以使得传感器阵列的每个单元可以具体地主要对一种不同的分析物敏感，这样使得便携式电子装置能检测出该分析物的存在与否或其浓度。在本文中“主要”的意思是传感器单元对该分析物比其他分析物更敏感。在其他变型中，每个传感器单元可以提供一种能与分析物反应的传感器材料，例如以层的形式且也被称为敏感层。作为所述反应（例如可以是催化反应）的结果，所述传感器材料的电子特性（比如其电导率）可能发生变化（其原理优选应用在金属氧化物化学传感器中），或者光学特性（比如其传输率）可能发生变化。但是，在一个实施例中该传感器阵列的传感器单元可以展现出不仅对其主要分析物敏感，而且对该主要分析物之外的分析物也敏感，原因在于这种传感器单元可以表现出对可能代表其他单元主要分析物的一种或多种分析物的交叉敏感性。在另一个实施例中，所述化学传感器可以是一种单一传感器单元，例如带有单一层，但是其可能对多种不同的分析物敏感。在一个实施例中，这种单一单元可以仅在不同的运行条件下对不同分析物敏感。例如，所述传感器单元在被加热到第一温度tx时主要对第一分析物x敏感，并且当被加热到不同于第一温度tx的第二温度ty时主要对第二分析物y敏感。在另一个变型中，传感器阵列可以包括多个传感器单元，其中所述多个传感器单元的至少一个—在另一个变型中优选是多个传感器单元的全部—被设计为使得所述单元在不同的运行条件下（比如在不同的温度下）可以主要对不同的分析物敏感。在所述特定实施例中，所述单元的每一个可以设有独立的加热器。在另一个实施例中，所有的单元由同一加热器进行加热。
但是，所述化学传感器可以依据下列的测量原理中的一个但不限于此：化学机械原理，其中例如吸收后的质量改变被转换成表面声波，或者被转换成悬臂共振。或者，采用热感测概念，例如通过利用可作为燃烧期间产生或消耗热量的催化热传感器的催化燃烧传感器（pellistor）。或者，所述化学传感器依赖于光学检测（比如显微分光计或NDIR的形式），或者所述化学传感器可以利用电化学反应（比如通过固态电解质结合伏安式、电位式或电导式测量原理来实现）。优选在低温场合也可以使用化学电阻，比如导电的含碳聚合物，或者，在高温场合优选采用金属氧化物（比如氧化锡、氧化钨、氧化镓、氧化铟、氧化锌、氧化钛）传感器。也可以使用ISFET（离子选择场效应晶体管）和化学电容，其中优选用聚合物作为活性物质。
在化学传感器表现为传感器阵列的情况下，独立的传感器单元可以被优选实施为布置在共同导体板上的离散传感器单元。在一个不同的实施例中，所述传感器单元可以表现为集成传感结构的多个芯片。这里，每个独立芯片可以被打包（也就是被封装），并且被布置在导体板上。在一种替换布置中，所述多个传感器芯片可以包括共同的包装，以使得这些芯片被共同的封装件所封装，该包装最终被布置在导体板上。在另一个实施例中，所述传感器单元利用所有传感器单元共同的基板被整片地集成到共同的传感器芯片。所述整片传感器芯片仍然可以被封装并被布置在便携式电子装置的导体板上并与之电气连接。
校准数据可以储存在化学传感器的非易失性存储器中。该校准数据可以被用于传感器信号，以例如对传感器信号的漂移进行补偿。
化学传感器可适于供给包括一组元组元素的测量元组，其中该组元组元素中的每个元组元素被指定给特定的化学传感器单元和/或指定给所述化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件。在所测量的元组中，在测量以后，每个元组元素可以保持在气味和/或气体测量过程中关于被指定的传感器单元和/或被指定的运行条件所测量的值。假设，每个传感器单元和/或每个运行条件被实施为主要对指定的分析物敏感，则每个测量元组还可以被解读为所述分析物存在及其可能浓度的指示器。这意味着在传感器阵列的传感器单元主要对所述分析物中的其中一种敏感的情况下，所述化学传感器以元组形式提供测量结果，其中每个元组元素代表独立传感器单元的结果。因此，所述化学传感器关于测量的测量结果—也就是由所有传感器单元同时进行的测量或在合理时间范围内进行的属于相同测量情况的测量—被归集到被称为测量元组的数据结构中，并被供给到评价单元，如同后面将要描述那样。
优选地，每个测量元组元素提供一个标准化的值。这意味着，所述单元测量的值例如相对于一种基准被标准化。所述基准可以是例如所述单元的其中一个所测量的值。因此，每个测量值除以传感器单元的其中一个所测量的值。假设每次测量的值取决于气体或气味的量级/强度，那么在测量元组与一个或多个参考元组的比较中这种量级关系可能不是优选的，如后面所述那样。在一种识别气味的应用中，例如，将作为测量值的大剂量的该气味与作为参考值的小剂量的该气味的比较不会得到比较中的匹配，并且因此不会得到所需的结果。所以，优选的是，所有的元组元素（其是测量元组的元组元素以及一个或多个参考元组的元组元素）含有标准化的值并且都使用共同的基准。这样，元组也可以被视为一种标准化矢量。
优选的是，化学传感器可以被分配用于支持测量元组进行归集的处理单元。所述处理单元可以是化学传感器单元专用的处理单元，或者可以是便携式电子装置的被制造成用于该任务的处理单元。
优选地，测量元组结合以下一种或多种数据被提供：化学传感器单元识别符、时间戳记、在测量时参考便携式电子装置的位置的全球定位信息等等。通过这些附加信息，可以更好地跟踪所述气味和/或气体识别请求。
在一个优选实施例中，测量元组结合位置信息被供给。当前位置信息（例如表现为GPS（全球定位系统）信息）可以由便携式电子装置的GPS传感器供给，并可允许评价单元在测量元组的评价中考虑针对特定地点的已知或假设气体和/或气味条件。例如，NOx水平在街道附近被预期会更高。所以，在一个优选实施例中，评价单元可以确定NOx浓度，并且在所确定的NOx浓度超过NOx报警触发值的情况下反馈警报。优选地，所述NOx报警触发值取决于位置信息，具体地如果当前位置靠近街道，则所述NOx报警触发值相对于默认值增加或减少。类似的机制可以被用于含硫化合物的确定。含硫化合物浓度的任何报警触发值都可以进行位置关联，具体地可以和当前位置是否处于火山活跃区进行位置关联。简而言之，评价单元可以在一个实施例中根据当前的位置信息调整被用于与被识别化合物浓度进行比较的触发值。在另一个实施例中，评价单元可以预先选择一个或多个参考元组与测量元组进行比较，用于与位置信息相关的识别目的。例如，如果当前位置被识别为在排放有气味化合物的工厂区域（食品工业、农业、土地填筑……）中，那么测量元组可以首先和该地区已知的有气味化合物关联起来。
在另一个优选实施例中，测量元组结合化学传感器单元识别符被供给。所述化学传感器单元识别符可以是诸如由制造者分配给化学传感器单元的序列号的识别符，并且可以储存在存储器中或者被分配给化学传感器单元。在所述实施例中，评价单元可以在评价测量元组时考虑特定的化学传感器单元识别符。例如，在比较测量元组与参考元组时，不同种类的化学传感器可能需要不同的测量元组的判读。在一个实施例中，传感器单元在第一种传感器阵列中可能以不同于第二种传感器阵列的顺序被布置，并且参考元组可以已经被第一种传感器阵列测量。所以，所述化学传感器单元识别符可以帮助将由第二种传感器阵列供给的测量元组转换为如由第一种传感器阵列供给的元组。在另一个示例中，同类型化学传感器的不同生产批次可优选要求对测量元组的不同判读、或要求由于例如制造容差而使用的不同校准数据。尤其是，如果化学传感器单元的校准数据没有储存在移动装置上而是远程的，那么该远程（评价）单元能获取合适的校准数据/曲线以用于测量元组。在另一个示例中，不同的生产批次可能在传感器信号中展现出不同的漂移效应。所以，评价单元可以通过化学传感器单元识别符应用可存储在数据库中的批次特定的漂移补偿值。所述补偿值可以在供应商处通过测量收集，或者可以从平均漂移场数据推导得出。在另一个实施例中，评价单元确定提供测量元组的化学传感器单元的识别符是否是有效的化学传感器单元。为此，评价单元可以访问例如已登记的化学传感器单元识别符的数据库。如果，在所述比较步骤中没有识别出匹配，评价单元可以反馈该化学传感器单元不可信的信息，和/或可以不执行测量元组的识别。
在另一个优选实施例中，测量元组结合时间戳记被供给。所述时间戳记可以由便携式电子装置的内置计时功能供给。在一个实施例中，评价单元在评价测量元组时可以考虑时间。例如，在时间n时的测量评价可以取决于在时间n-1时的测量评价。所以，测量的历史可以被考虑。在另一个实施例中，评价单元可以为测量元组修正时间相关的漂移，例如和化学传感器单元到现在为止的运行时间相关的漂移。
在附加数据可对评价产生影响以后，一个或多个附加数据可以连同测量元组以及可能的评价结果被记录，用于以后的追踪。
元组通常也可被称为矢量。
所述数据库是一种包含有一组参考元组的数据库，其中每个参考元组代表一种气味和/或气体，并且包括一组元组元素和所关注的参考元组所代表的气味和/或气体的识别符。对于给定的参考元组来说，它的元素被分配给特定的化学传感器单元和/或化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件，并且由此就可能被分配给化学传感器主要敏感的各种分析物。每个元组元素保持一个值特征，以用于在所关注的参考元组所代表的气味和/或气体存在的情况下能被特定的化学传感器单元感测到和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下被感测到。所述值可优选是标准化值。因此，参考元组代表一种气味和/或气体，具体地是关于化学传感器敏感的一组分析物定义了一种气味和/或气体。例如，如果化学传感器主要对9种不同的分析物敏感，代表“郁金香”的气味的参考元组可以包含9个元组元素，其中每个元组元素提供反映出来自所述化学传感器主要敏感的9种分析物中的指定分析物的存在、不存在或部分存在的值。每个参考元组被添加表明该参考元组所代表的气味和/或气体的识别符。所述识别符可以表现为一种数字识别符，所述数字识别符例如可通常被用于气味和/或气体的分类系统中。或者，所述识别符可以是一种气味的描述符，比如“玫瑰”。或者，所述识别符可以是表明气味和/或气体的任何其他类型的识别符。
包含气味和/或气体参考元组的数据库可以由数据库供应商建立，所述数据库供应商可通过相同类型的便携式电子装置检测气味和/或气体，也就是说，所述相同类型的便携式电子装置优选包含有和用于测量气味和/或气体的化学传感器相同的化学传感器，并且稍后由便携式电子装置的使用者归集相关的测量元组，也同样地对相同的分析物敏感，并且优选地展现出对每种分析物同样的敏感度。每种测量过的气味和/或气体可以由供应商用识别符来标记。例如，供应商可以将便携式电子装置靠近玫瑰，触发测量，将测量值以元组的形式储存，并通过例如便携式电子装置的键盘或者触屏的输入将该气味和/或气体的文字描述指定为识别符。所述测量元组和被指定的识别符可以被传送到数据库并储存在数据库，例如，在该便携式电子装置具有无线通信功能时通过无线线路。在另外的情况下，用户、以及在另外实施例中向数据库供应商登记的用户可以通过该方式往数据库中添加参考元组，从而使数据库加强为气味和/或气体参考元组的强数据源。
下面的想法是支持便携式电子装置的用户识别一种用户可嗅到的气味和/或气体，和/或一种用户可能嗅不到但通过用户便携式电子装置的化学传感器测量的化学成分。为此，可将测量元组与来自数据库的一个或多个参考元组进行比较，从而识别所测量的气味和/或气体。如果，例如，被测量的气味是玫瑰的气味，那么测量元组与来自数据库的参考元组的比较可能或多或少地与参考元组中代表玫瑰气味并被标记为“玫瑰”的参考元组相匹配。这种标记/识别符被反馈为评价单元根据测量元组与数据库的一个或多个参考元组的比较所识别出的气味。
评价单元中的比较可以包括确定每个测量元组元素与其对应的参考元组元素之间的偏差。在本文中，测量元组元素及其对应的参考元组元素被联系起来，因为它们被指定给相同的化学传感器单元和/或被指定给化学传感器或化学传感器单元的相同运行条件。因此，两种元组元素指示关于指定分析物存在、不存在或部分存在的值，特别是标准化值，该值一方面被测量，另一方面被设置在参考元组内以用于表征指定分析物在该气味内的存在。因为一个元组通常含有至少两个元组元素，所以在评价过程中可能至少确定出两个偏差。如果对测量元组元素和参考元组元素的值进行标准化，那么因为其中一个元组元素被用于标准化，所以需要至少三个元组元素以允许测量元组和参考元组的至少两个元组元素的比较。所以，根据所述至少两个偏差的结果决定是否反馈气味和/或气体识别符。例如，每个偏差可以与一个指定阈值相比较，如果偏差的数字n小于指定阈值，调查中的参考元组的识别符被反馈。这意味着至少n种分析物需要与该分析物在该气味/气体的该参考元组中所表现出来的典型浓度非常匹配。
在一种变型中，两个或更多测量元组的识别符可被反馈。如果没有单个参考元组与测量元组明确匹配，这种情况可能发生。此时，最接近测量元组的两个或多个参考元组被选择作为气味和/或气体的提议。例如，所有元组元素偏差的累积值最低的n个参考元组的识别符可被反馈。在另一个实施例中，关于所提议的不同气味和/或气体的可能性的陈述结合识别符一起被反馈。在另一种情况下，如果没有单个参考元组和测量元组完全匹配，则反馈空识别符。
优选地，评价单元可以运用某种样式识别来比较测量元组与一个或多个参考元组。在本文中，以及在一般的文献中，元组之间和/或元组的图形表达之间的比较可以包括将测量元组和参考元组之间的偏差与可变阈值进行比较，在另一个实施例中考虑到普适性，将偏差与测量元组预计落入其中的阈值区间/范围进行比较。优选地，为了提高匹配几率，把所有参考元组都与测量元组进行比较。智能算法可以被用来执行所述比较步骤。例如，只将一个测量元组元素与所有对应的参考元组元素进行比较。在接下来的步骤中，只选择包含了与第一测量元组元素最接近的x参考元组元素的x参考元组用于和第二测量元组元素进行比较。
关于所述气味和/或气体识别系统的部件的布置，以下实施例是优选的：
在第一实施例中，数据库和评价单元相对于便携式电子装置被远程布置。考虑到所述数据库要求很大的存储空间，优选采用服务器/服务器系统/云系统来提供数据库。评价单元可以表现为在相同系统处远离便携式电子装置的处理能力，或者设置在远离便携式电子装置的不同系统上。服务供应商可以为用户或订购者提供识别以测量元组形式接收到的气味和/或气体的服务。用户可以向供应商登记，并且接收由发送的测量元组所返回的气味和/或气体识别符。测量元组和/或反馈识别符的任何传输都可以通过无线线路来实现，例如基于UMTS或GPRS标准。在另一个实施例中，供应商可以通过SMS返回标识符。
在一个不同的实施例中，数据库远离便携式电子装置，但是评价单元被布置在便携式电子装置内。所述评价单元可以表现为硬件或固件或者在该便携式电子装置的通用处理器单元上的软件。在这种情况下，所述电子便携装置可从数据库请求一个或多个参考元组，以用于在本地（也就是在便携式电子装置上）比较所述测量元组。同样地，无线线路可以被用于从数据库请求/获得以及接收参考元组。
在第三个实施例中，数据库和评价单元被布置在所述便携式电子装置中。考虑到便携式电子装置（比如智能手机）内的存储空间在这几年间有了明显的增加，也可以设想整个数据库的本地储存。在该实施例中，所述化学传感器、评价单元和元组数据库都设置在便携式电子装置内。识别符在所述便携式电子装置内被反馈，并且可以显示在该便携式电子装置的显示器上。所述数据库可以由服务供应商定期升级，评价算法也如此。
因此，任何便携式电子装置（比如移动电话特别是智能手机、手提式电脑、电子阅读器、平板电脑、游戏控制器、定位装置、照相机或摄像机，或者电脑外围设备，以上列举不限于此）可以在其原始功能之外还支持对其所处环境进行化学和/或气味和/或气体识别。所以这种便携式电子装置可被主要设计用于计算和/或通讯和/或其他IT领域的任务，并且现在通过提供关于其环境的化学信息的功能得到了增强。用户可以了解装置周围存在的化学物质、成分和/或气味，并且可以使用、传输或者更进一步分析这些信息。为此，所述便携式电子装置通常包括通向远程基础设施的接口，所述信息也可传输到别处并且在别处使用。在一种替代中，用户本身可以从由化学传感器提供的所述信息中获得益处，其中根据所检测到的气体和/或气味（包括但不限于有毒物质和化合物，比如CO）可采取行动。例如一旦所述化合物通过反馈“CO”识别符的形式被识别出来，则警报可被触发。其他出于单纯的兴趣可以进行测量，比如测量花的气味或者饮料气味。根据所述的测量，用户所不知道的气味的标识符/名称（比如“向日葵”或“10年波旁威士忌”）可以显示给用户。
在另一个实施例中，可以设置湿度传感器和温度传感器中的至少一个额外传感器。这些传感器有助于补偿化学传感器的信号中由于温度引起的和/或湿度引起的信号变化。优选地，所述温度传感器和/或湿度传感器可以被布置在所述化学传感器附近，例如在所述便携式电子装置的壳体的相同开口内。
在一个优选实施例中，便携式电子装置包括用于触发气味和/或气体测量的输入单元。例如所述输入可以例如是按键或触屏元件。它可以使用户启动测量。用户可以先将所述便携式电子装置靠近气味和/或气体源布置，然后触发所述测量。在一个不同的实施例中，所述化学传感器单元适于随着时间（例如以固定的时间间隔）定期供给测量元组。例如当用户处于受污染的环境中时，这种运行模式可以是有利的。
一般地，由化学传感器单元完成的任何测量都可以启动将测量元组传输到评价单元，以及可以在评价单元处启动评价。
在一个优选实施例中，可以存在由不同供应商或用户提供的多个数据库，并且所述便携式电子装置可以包括选择器单元，以用于供用户选择从中应用参考元组的许多数据库中的一个或多个。例如所述选择器单元可以以按键或触屏的形式建立。在官方或商业供应商数据库比私人用户数据库更可靠的情况下，所述选择是需要的。例如，对于含有代表有机溶剂蒸汽的参考矢量的数据库来说，上述说法可能是真实的。相关服务供应商可能已经在受控条件下对所述信号矢量进行了收集和标记。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于识别气味和/或气体的方法。通过包含化学传感器单元的便携式电子装置测量气味和/或气体，所述化学传感器单元对不同的分析物敏感。供给包含一组元组元素的测量元组，其中该组元组元素中的每一个元组元素都提供在气味和/或气体测量期间由特定的化学传感器单元测量和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下测量的值。比较所述测量元组与一个或多个参考元组，其中每个参考元组都代表一种气味和/或气体并且包含一组元组元素和该参考元组所代表的所述气味和/或气体的识别符。该组元组元素中的每个元组元素提供一个值特征，在所关注的参考元组代表的气味和/或气体存在的情况下，该值特征被特定的化学传感器单元感测到和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下被感测到。根据比较结果，一个或多个气味和/或气体识别符被返回到便携式电子装置。
根据本发明的另一个方面，一种计算机程序元件、特别是包括计算机程序代码装置的计算机程序介质被设置用于当在处理单元上被执行时实施以下步骤：从化学传感器单元接收测量元组并且测量元组包含一组元组元素，其中该组元组元素的每个元组元素提供在气味和/或气体测量期间由特定的化学传感器单元测量和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下测量的值。将所述测量元组与一个或多个参考元组进行比较，其中每个参考元组都代表一种气味和/或气体并且都包含一组元组元素和该参考元组所代表的所述气味和/或气体的识别符。该组元组元素中的每个元组元素提供一个值特征，在所关注的参考元组rt所代表的气味和/或气体存在的情况下，该值特征被特定的化学传感器单元感测到和/或在化学传感器或化学传感器单元的特定运行条件下被感测到。根据比较结果，一个或多个气味和/或气体识别符被反馈。
其他有利的实施例在从属权利要求和下面的描述中列出。
所有描述的实施例都相似地关于所述装置、方法和计算机程序产品。所述实施例的不同组合能产生协同效应，尽管所述组合可能没有被详细描述。
附图说明
上文所限定的实施例、以及本发明的其他方面、特征和优点都能从待在下文中描述的实施例的示例中得出，并且参考附图进行解释。在附图中所述图像所示为
图1是根据本发明实施例的移动电话的使用场景，
图2是根据本发明实施例的便携式电子装置的框图，
图3是根据本发明实施例的气味和/或气体识别系统的功能图，
图4是代表根据本发明实施例的方法的流程图，
图5是根据本发明实施例的化学传感器单元芯片的俯视图，
图6是根据本发明实施例的方法中的比较步骤的示意图，
图7是用于本发明实施例中的两个不同测量元组的示意图。
具体实施方式
所有附图中相同或相似的元素用相同的附图标记表示。
图1画出了利用根据本发明实施例的移动电话7的使用场景。除了被布置在壳体2的前壁21的开口212内作为输入装置的标准传声器之外，还有化学传感器被布置在前壁21的另一个开口211内，所述开口211被布置在用于移动电话7的标准扬声器的另一个开口213附近。移动电话7被保持靠近散发出郁金香特殊气味的一束郁金香。所述气味及其化学物质被该化学传感器分别感测到。通过数据库和评价单元（在本例中，其可被布置在移动电话7本身内），所感测到的气味和参考气味进行比较，并最终被识别为来自郁金香的气味。该结果被显示在移动电话7的显示器6上。
图2画出了移动电话7形式的便携式电子装置的硬件定向示意性框图。微处理器71通过电导体72被连接到化学传感器12，该电导体72具体可以是柔性印刷电路板的导体。为了输出所测量到的气味和/或气体元组（gas tuple），化学传感器12包含信号处理能力。可以通过评价单元来执行分析化学传感器12以测量元组的形式所提供的气味的程序。评价单元的硬件可以表现为微处理器71，并且评价单元的软件可以表现为储存在存储器73中的程序元件，所述存储器73通过总线系统74与微处理器71相连。含有参考元组数据的数据库76可以通过总线系统74连接到微处理器71。无线接口75可连接到微处理器71。
图3画出了根据本发明实施例的气味和/或气体识别系统的功能图。在该具体情况中，便携式电子装置表现为平板电脑1，其包括化学传感器（在图3中未画出）。化学传感器提供测量元组mt给远离平板电脑1的评价单元3。评价单元3可以表现为在提供气味和/或气体识别服务的服务器中。一旦评价单元3接收到测量元组mt，这就被作为起动识别过程的请求，通过向参考元组数据的数据库4发出请求rq来开启识别过程。数据库4远离平板电脑1和评价单元3，并且包含用于储存代表例如气味和/或气体的参考元组rt的存储空间。根据请求，参考元组rt被发送到评价单元3，并与测量元组mt进行比较。一旦在测量元组mt和参考元组rt之一之间识别到匹配，该特定参考元组rt所代表的气味和/或气体的识别符id就被返回到平板电脑1。
图4画出了代表根据本发明实施例的方法的流程图。在第一步S0中，由包括化学传感器的便携式电子装置的用户起动气味和/或气体的测量。在步骤S1中，执行测量，并且测量结果被归集到被称为测量元组并具有数字格式的数据结构中。在步骤S2中，测量元组被发送到远离便携式电子装置的评价单元。在步骤S3中，评价单元设置从i到0的计数器。在步骤S4中，可与数据库一起设置在服务器上的评价单元从数据库中检索到第i个参考元组，并将测量元组与第i个参考元组进行比较。如果测量元组与第i个参考元组匹配（Y），在步骤S5中该参考元组的识别符被评价单元返回到便携式电子装置。在步骤S6中，识别符可以在便携式电子装置的显示器上显示。如果测量元组与第i个参考元组不匹配（N），那么在步骤S7中参考元组计数器i被增加，然后在步骤S4中该测量元组与来自数据库的下一个参考元组进行比较。
图5画出了代表本发明实施例中所用的化学传感器的芯片112的俯视图。芯片112包括化学传感器结构1121，其构形可以是包含多个象征（symbolic）的传感器单元1122（在本例中为三十六个传感器单元1122）的传感器阵列。另外还有湿度敏感结构1111被布置在化学传感器结构1121旁边，电路1123集成到化学传感器芯片112中，例如该电路112负责向化学传感器结构1121供给的信号施加湿度补偿，将传感器信号线性化以及进行A/D转换，以及建立测量元组。
图6画出了根据本发明实施例的方法中的比较步骤。所描述的样本测量元组mt包含9个测量元组元素mt1…mx…mt9，每个元组元素保持一个值，其中只有第一测量元组元素mt1的值2.0出于展示的目的被画出。所描述的样本参考元组rt包含9个参考元组元素rt1…rtx…rt9，每个元组元素保持一个值，其中只有第一参考元组元素rt1的值1.8出于展示的目的被画出。参考元组rt代表气味id=X。第一测量元组元素mt1被指定给化学传感器的第一传感器单元，第一传感器单元主要对第一分析物敏感。对应的第一参考元组元素rt1被指定给同一个传感器单元，所以提供关于相同第一分析物的值。将第一测量元组元素mt1的值与第一参考元组元素rt1的值进行比较，得到偏差|mt1-rt1|，该偏差与第一阈值t1比较，该阈值在本例中被设置为0.4。对上述内容的解释可以如下：测得第一分析物的浓度是2.0。名为“X”的参考气味通常示出该分析物的浓度是1.8。只要测量浓度与参考浓度的偏差小于0.4，则根据所测量的其他分析物的浓度（其以同样方法与参考浓度进行比较），所测的气味和/或气体可能是“X”。
图7在图a）和b）中画出了用于本发明实施例的两个不同的测量元组mt。每个测量元组mt都是由对8种分析物敏感的化学传感器感测得到，从而测量元组mt包含8个元组元素mt1…mt8。根据图7a）的测量元组mt代表第一气体/气味的测量，根据图7b）的测量元组mt代表第二气体/气味的测量。每个测量元组mt都通过具有8轴线的蛛网图来表达，每个元组元素mt1…mt8的值都反映在各个轴线的交点上。对特定气味而言，为了每次不依赖于气味的强度都获得相同的蛛网图，所画的值可以是标准化的值。例如，通过将每个测量值除以第一传感器单元的测量值（即，mt1），可以将每个测量值转换为标准化的值。优选地，标准化的样式用于彼此比较。可以应用其他标准化的手段，例如相对于蛛网图的一个区域进行标准化，等等。这种蛛网图测量元组表达方式可以支持图形样式识别。参考元组也可以储存为蛛网图形式的图形表达方式。在最佳的匹配算法中，与测量样式最匹配的参考样式被识别出来，并且其标记被返回。
虽然已经画出并描述了本发明的优选实施例，但是应当清楚地知道本发明并不限于此，而是在权利要求的范围内可以被有改动地实施或实践。
Claims (17)
1.气味和/或气体识别系统，所述气味和/或气体识别系统包括：
便携式电子装置，所述便携式电子装置包括对不同分析物敏感且能供给测量元组（mt）的化学传感器（12），所述测量元组包括一组元组元素，其中，该组元组元素（mtx）的每个元组元素（mtx）都提供在气味和/或气体测量期间由化学传感器的特定单元测量的值和/或在化学传感器或化学传感器的单元的特定运行条件下测量的值；
数据库（76，4），所述数据库包含一组参考元组（rt），其中每个参考元组（rt）代表一种气味和/或气体并包括
—一组参考元组元素，其中在由所关注的参考元组（rt）代表的气味和/或气体存在的情况下，该组参考元组元素（rtx）的每个参考元组元素（rtx）都提供用于被化学传感器的特定单元感测到的值特征和/或在化学传感器或化学传感器的单元的特定运行条件下被感测到的值特征，以及
—用于由所关注的参考元组（rt）代表的气味和/或气体的识别符（id）；
评价单元（71，3），所述评价单元用于比较测量元组（mt）和该组参考元组（rt）中的一个或多个参考元组（rt），并且根据比较结果向便携式电子装置返回一个或多个气味和/或气体识别符（id）。
2.根据权利要求1所述的系统，
其中，数据库（4）和评价单元（3）远离便携式电子装置布置，
其中，便携式电子装置能向评价单元（3）发送测量元组（mt），
其中，评价单元（3）能从便携式电子装置接收测量元组（mt），并且能向便携式电子装置发送所述一个或多个气味和/或气体识别符（id），以及
特别是其中，无线线路被用于发送测量元组（mt）和/或所述一个或多个气味和/或气体识别符（id）。
3.根据权利要求1所述的系统，
其中，便携式电子装置包括评价单元（71），
其中，数据库（4）远离便携式电子装置布置，
其中，便携式电子装置能从数据库（4）获取一个或多个参考元组（rt）以用于和测量元组（mt）进行比较，以及
特别是其中，无线线路被用于从数据库（4）获取所述一个或多个参考元组（rt）。
4.根据权利要求1所述的系统，
其中，数据库（76）和评价单元（71）包含在便携式电子装置内。
5.根据前述任一权利要求所述的系统，
所述系统包括用于显示所述一个或多个气味和/或气体识别符（id）的显示器（6），以及
特别是其中，便携式电子装置包含显示器（6）。
6.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，化学传感器（12）包括传感器单元（1122）的阵列，以及
特别是其中，每个传感器单元（1122）主要对化学传感器（12）所敏感的多个分析物中的其中一个不同的分析物敏感。
7.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，便携式电子装置包括以下中的至少一个：
—用于在化学传感器（12）的信号中补偿基于温度的信号变化的温度传感器，以及
—用于在化学传感器（12）的信号中补偿基于湿度的信号变化的湿度传感器（1111）。
8.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，便携式电子装置包括用于触发气味和/或气体测量的输入单元。
9.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，化学传感器（12）能持续地随时间供给测量元组（mt）。
10.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，便携式电子装置包括用于选择从中应用参考元组（rt）的多个数据库（76，4）中的一个或多个数据库的选择器单元。
11.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，化学传感器（12）能供给与化学传感器识别符结合的测量元组（mt）、特别是与时间戳记结合的测量元组。
12.根据前述任一权利要求所述的系统，
其中，便携式电子装置是以下之一：
移动电话（7），
手提电脑，
电子阅读器，
平板电脑（1），
游戏控制器，
定位装置，
照相机或摄像机，
电脑外围设备。
13.用于在前述任一权利要求所述的气味和/或气体识别系统中使用的便携式装置。
14.用于识别气味和/或气体的方法，所述方法包括以下步骤：
利用包括化学传感器（12）的便携式电子装置测量气味和/或气体，化学传感器（12）对不同的分析物敏感；
供给包括一组元组元素的测量元组（mt），其中该组元组元素（mtx）的每一个元组元素（mtx）都提供在气味和/或气体测量期间由化学传感器的特定单元测量的值和/或在化学传感器或化学传感器的单元的特定运行条件下测量的值；
比较测量元组（mt）与一个或多个参考元组（rt），其中每个参考元组（rt）都代表一种气味和/或气体并且都包括
—一组参考元组元素，其中在由所关注的参考元组（rt）代表的气味和/或气体存在的情况下，该组参考元组元素（rtx）的每个参考元组元素（rtx）都提供用于被化学传感器的特定单元感测到的值特征和/或在化学传感器或化学传感器的单元的特定运行条件下被感测到的值特征，以及
—用于由参考元组（rt）所代表的气味和/或气体的识别符（id）；
根据比较结果，将一个或多个气味和/或气体识别符（id）返回到便携式电子装置。
15.根据权利要求14所述的用于识别气味和/或气体的方法，
其中通过确定测量元组元素（mtx）和相应的参考元组元素（rtx）之间偏差来对测量元组（mt）和所述一个或多个参考元组（rt）进行比较，其中测量元组元素（mtx）及其相应的参考元组元素（rtx）被指定给化学传感器的相同单元和/或被指定给化学传感器或化学传感器的单元的相同运行条件，以及
其中根据所确定的偏差，返回参考元组（rt）与测量元组（mt）相比较的识别符（id），
特别是其中，待比较的元组元素（mtx，rtx）包括标准化的值。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中每个偏差与指定的阈值（tx）进行比较，
其中在偏差的数字n低于指定的阈值（tx）的情况下，返回参考元组（rt）与测量元组（mt）相比较的标示符（id）。
17.包括计算机程序代码装置的计算机程序元件，所述计算机程序代码装置当在处理单元上执行时用于实施以下步骤：
比较测量元组（mt）与一个或多个参考元组（rt），所述测量元组接收自化学传感器单元（12）并且包括一组元组元素，其中该组元组元素的每一个元组元素都提供在气味和/或气体测量期间由化学传感器的特定单元测量的值和/或在化学传感器或化学传感器的单元的特定运行条件下测量的值，每个参考元组（rt）都代表一种气味和/或气体并且都包括
—一组参考元组元素，其中在由所关注的参考元组（rt）代表的气味和/或气体存在的情况下，该组参考元组元素（rtx）的每个参考元组元素（rtx）都提供用于被化学传感器的特定单元感测到的值特征和/或在化学传感器或化学传感器的单元的特定运行条件下被感测到的值特征，以及
—用于由参考元组（rt）所代表的气味和/或气体的识别符（id）；以及
根据比较结果，返回一个或多个气味和/或气体识别符（id）。
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