CN109738584A - 一种电子鼻系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电子鼻系统，包括气体采样组件、电离过滤器、传感器检测单元和主控单元；气体采样组件包括真空泵、进气管路和物理过滤器，真空泵收集的气体通过物理过滤器过滤后经由进气管路送至电离过滤器；电离过滤器对气体处理后传输至传感器检测单元进行检测；传感器检测单元包括依次连接的传感器阵列、信号调理电路和数据采集卡；传感器阵列响应气体产生的电阻变化，通过信号调理电路和数据采集卡进行信号转换，转换后的信号数据发送至主控单元进行数据分析。本发明通过设置物理过滤器和电离过滤器，过滤气体中的杂质，提高检测精度；通过设置速度传感器、流量计和流量阀，精确控制气体的流速，使气体与传感器阵列充分接触，提高检测精度。

Description

一种电子鼻系统

技术领域

本发明涉及电子分析仪器技术领域，具体地说是涉及一种电子鼻系统。

背景技术

电子鼻系统是利用气体传感器阵列的响应来识别气味的电子系统。它是由选择性的传感器阵列和适当的识别方法组成的仪器，能识别气味，可得到与人的感官品评相一致的结果。电子鼻识别气味的主要机理是在阵列中的每个传感器对被测气体都有不同的灵敏度，例如，某种气体可在某个传感器上产生高响应，而对其他传感器则是低响应，同样，另外的气体产生高响应的传感器对上述的气体则不敏感，归根结底，整个传感器阵列对不同气体的识别监测是不同的，正是这种区别，才使电子鼻系统能根据传感器的识别监测来识别气味。随着电子鼻系统的快速发展，电子鼻系统已广泛应用于环境监测、食品工业、医疗检测等领域，但是现有的电子鼻系统由于气体混杂导致检测精度不高等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种电子鼻系统，旨在现有解决电子鼻系统由于气体混杂导致检测精度不高的问题。

技术方案：本发明提出一种电子鼻系统，包括气体采样组件、电离过滤器、传感器检测单元和主控单元；所述气体采样组件包括真空泵、进气管路和物理过滤器，真空泵收集的气体通过物理过滤器过滤后经由进气管路送至电离过滤器；电离过滤器对气体经处理后传输至传感器检测单元进行检测；所述传感器检测单元包括依次连接的传感器阵列、信号调理电路和数据采集卡；所述传感器阵列响应经过离子过滤器处理的气体产生的电阻变化，通过信号调理电路和数据采集卡进行信号转换，转换后的信号数据发送至主控单元进行数据分析。

进一步，所述电离过滤器包括壳体、壳体的一端设有进气口，壳体的另一端设有出气口，壳体的中心位置设有离子源，沿进气口和出气口的连线对称设有由多个高压极片形成的高压电场区域，高压电场区域产生的电场方向与进气方向垂直，高压电场区域的外侧沿进气口和出气口的连线对称设置有风扇和位于风扇外侧的排污口。

进一步，所述真空泵上设有速度传感器；所述进气管路上设有流量计和流量阀；所述主控单元根据接收到的速度传感器的信号控制真空泵转速，根据接收到的流量计的信号控制流量阀开度。

进一步，所述物理过滤器包括圆台状腔体和位于圆台状腔体内且沿圆台状腔体的轴向间隔排布的多个过滤网；所述物理过滤器的进气口位于圆台状腔体的上底面，出气口位于圆台状腔体的下底面；所述过滤网的表面积沿进气方向逐渐增大。

进一步，还包括显示单元和报警单元，所述显示单元和报警单元均与所述主控单元连接。

有益效果：本发明通过在电子鼻系统中增设物理过滤器和电离过滤器，过滤除掉取样气体中的杂质，从而提高检测精度；通过在真空泵上设置速度传感器，进气管路上设置流量计和流量阀，对气体的流动速度进行较为精确的控制，使气体与传感器阵列充分接触，提高检测精度。

附图说明

图1为本发明电子鼻系统结构示意图；

图2为本发明电子鼻系统中物理过滤器结构示意图；

图3为本发明电子鼻系统中电离过滤器结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种电子鼻系统，如图1所示，包括气体采样组件、电离过滤器、传感器检测单元和主控单元。气体采样组件包括真空泵、进气管路和物理过滤器；真空泵上设有速度传感器，速度传感器用于采集真空泵的转速信号，并发送至主控单元，主控单元根据接收的转速信号调节真空泵转速。

进气管路上设有流量计和流量阀，流量计用于采集进气管路的气体流量信息，并将采集到的气体流量信息发送至主控单元，主控单元根据接收的气体流量信息控制流量阀的开度大小以实现对进气管路的气体流量的调节。通过设置速度传感器、流量计和流量阀，对进气管路中气体的流动速度进行较为精确的控制，使气体与传感器阵列充分接触，提高检测精度。

如图2所示，物理过滤器包括圆台状腔体9和位于圆台状腔体9内且沿圆台状腔体9的轴向间隔排布的多个过滤网10；物理过滤器的进气口11位于圆台状腔体9的上底面，出气口12位于圆台状腔体9的下底面；过滤网10的表面积沿进气方向逐渐增大，通过设置多个过滤网10且过滤网10的表面积沿进气方向逐渐增大，可使取样气体与过滤网10充分接触，过滤除掉取样气体中的杂质，从而提高检测精度。

真空泵收集的气体通过物理过滤器过滤后经由进气管路送至电离过滤器，如图3所示，电离过滤器包括壳体1、壳体1的一端设有进气口2，壳体1的另一端设有出气口3。壳体1的中心位置设有离子源4，离子源4用于将从进气口2进入的气体中的可电离污染物电离，沿进气口2和出气口3的连线对称设有由多个高压极片5形成的高压电场区域6，高压电场区域6产生的电场方向与进气方向垂直，电离的污染物在电场的作用下向壳体1两端运动，没有被电离的气体将直接流向过出气口3，高压电场区域6的外侧沿进气口2和出气口3的连线对称设置有风扇7和位于风扇7外侧的排污口8，风扇7将移动至壳体1两端的电离的污染物通过排污口8排出，通过离子过滤器的进一步过滤除掉取样气体中可电离的污染物，使取样气体成分复杂性降低，有利于对取样气体进行定性、定量分析，提高检测精度。

电离过滤器对气体经处理后传输至传感器检测单元进行检测，传感器检测单元包括依次连接的传感器阵列、信号调理电路和数据采集卡；传感器阵列，采用分立气体传感器阵列，用于对样品气体成分进行检测，气体传感器阵列采用金属氧化物气体传感器阵列，传感器阵列的选型可以根据检测浓度范围、敏感气体(标志气体)的种类确定，传感器阵列响应经过离子过滤器处理的气体产生的电阻变化，信号调理电路将传感器阵列的响应信号进行初步调理，然后送入数据采集卡，数据采集卡将模拟量转换为数字量，转换后的信号数据发送至主控单元进行数据分析。

主控单元还与显示单元和报警单元连接，显示单元用于显示主控单元生成的气体含量、浓度等测试结果；报警单元采用声光一体化报警器，报警单元可以采用鸣音或灯光等提示气体超标、电池电量不足或真空泵停止等故障情况。

Claims (5)

1.一种电子鼻系统，其特征在于：包括气体采样组件、电离过滤器、传感器检测单元和主控单元；所述气体采样组件包括真空泵、进气管路和物理过滤器，真空泵收集的气体通过物理过滤器过滤后经由进气管路送至电离过滤器；电离过滤器对气体经处理后传输至传感器检测单元进行检测；所述传感器检测单元包括依次连接的传感器阵列、信号调理电路和数据采集卡；所述传感器阵列响应经过离子过滤器处理的气体产生的电阻变化，通过信号调理电路和数据采集卡进行信号转换，转换后的信号数据发送至主控单元进行数据分析。

2.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于：所述电离过滤器包括壳体（1）、壳体（1）的一端设有进气口（2），壳体（1）的另一端设有出气口（3），壳体（1）的中心位置设有离子源（4），沿进气口（2）和出气口（3）的连线对称设有由多个高压极片（5）形成的高压电场区域（6），高压电场区域（6）产生的电场方向与进气方向垂直，高压电场区域（6）的外侧沿进气口（2）和出气口（3）的连线对称设置有风扇（7）和位于风扇（7）外侧的排污口（8）。

3.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于：所述真空泵上设有速度传感器；所述进气管路上设有流量计和流量阀；所述主控单元根据接收到的速度传感器的信号控制真空泵转速，根据接收到的流量计的信号控制流量阀开度。

4.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于：所述物理过滤器包括圆台状腔体（9）和位于圆台状腔体（9）内且沿圆台状腔体（9）的轴向间隔排布的多个过滤网（10）；所述物理过滤器的进气口（11）位于圆台状腔体（9）的上底面，出气口（12）位于圆台状腔体（9）的下底面；所述过滤网（10）的表面积沿进气方向逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于：还包括显示单元和报警单元，所述显示单元和报警单元均与所述主控单元连接。