CN203324135U - 一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列，包括电路板，所述电路板上焊接五个的石英基片，不同的石英基片上附有不同的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜分别为聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙66、聚苯乙烯、聚氨酯。本实用新型尺寸小，成本低，重复性好，能长期稳定工作，共存气体产生的影响小，对混合气体的分辨性能高。该气敏传感器阵列结合压电系统制成的电子鼻系统，在检测白酒时不需要样品繁琐的前处理过程，可直接进行，且响应速度快，准确度高。

Description

一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列

技术领域

本实用新型属于气敏传感器技术领域，尤其是涉及一种应用于电子鼻系统中的的气敏传感器阵列。

背景技术

目前在白酒行业中，存在质量安全控制水平较低、快速检测能力不足、相关技术与设备落后等问题，如何鉴别白酒品质成为食品市场管理的重点和难点。食品鉴定专家通过视觉、嗅觉、味觉，依据产品的色、香、味、格进行观察、分析、描述、定级，作出综合评价，作为确定白酒等级的主要依据。这种方法快速、简便，且评价具有整体性、综合性的优点。然而，不同的人对同一种气味有不同的感受，因而就有不同的评价；人的感觉器官的灵敏度易受到外界因素的干扰，即使同一个人在不同的环境、不同的情绪时对同一种气味也有不同的感受和评价，因此感官评价存在一定的局限性和不确定性。另外，虽然GC-MS操作简单，方便快速，但经GC-MS检测得到的都是经样品分离后的结果，测试结果很难代表样品的整体性，作对比分析时需将检测结果进行重组，而且GC-MS检测费用昂贵、检测周期长，与人的嗅觉很难进行科学的、系统的对照。因此，市场上需要一种快速检测、分辨率高的白酒检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的一种应用于电子鼻系统中的气体传感器阵列，本实用新型尺寸小，成本低，重复性好，能长期稳定工作，共存气体产生的影响小，对混合气体的分辨性能高。

实现本实用新型目的应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列，包括电路板，所述电路板上焊接五个的石英基片，不同的石英基片上附有不同的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜分别为聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙66、聚苯乙烯、聚氨酯。

所述聚合物薄膜的厚度为80μm-120μm。

所述石英基片的形状是圆形、正方形或矩形的任一种。

所述石英基片的厚度为0.8-1.2mm。

采用本实用新型的有益效果：本实用新型尺寸小，成本低，重复性好，能长期稳定工作，共存气体产生的影响小，对混合气体的分辨性能高。该气敏传感器阵列结合压电系统制成的电子鼻系统，在检测白酒时不需要样品繁琐的前处理过程，可直接进行，且响应速度快，准确度高。

附图说明

图1为的应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列的示意图

图2为气敏传感器阵列的部分示意图

如图所示，1-电路板，2-石英基片，3-聚合物薄膜3a-聚丙烯酸钠、3b-聚三甲基硅-1-丙炔、3c-尼龙66、3d-聚苯乙烯、3e-聚氨酯

具体实施方式

实施例一：

以下结合附图1具体叙述本实用新型的制备过程：

1、在UNIVEX-300型真空镀膜机上分别将聚丙烯酸钠(3a)、聚三甲基硅-1-丙炔(3b)、尼龙66(3c)、聚苯乙烯(3d)、聚氨酯(3e)蒸镀在直径为10mm厚度为1mm的圆形石英基片2上，其具体步骤如下：

（1）选择合适的基片架，放置石英基片和聚苯乙烯；

（2）检查循环冷却水、压缩空气和高纯氮气状态，检查机械泵和出口油雾过滤器的油位；

(3）将主电源旋钮旋至竖直位置，待仪器自检正常后将钟罩扣上，注意左侧的连杆位置；

（4）通过F1和F5将显示屏切换到抽气界面，开始抽气，开始抽气后禁止断电；

（5）在膜厚设定仪上设定蒸镀厚度为80μm；在主屏幕的挡板控制界面中将控制方式改为auto；

（6）当真空度达到1×10^-5mbar时，开始蒸镀；

（7）蒸镀完成后继续抽真空10分钟左右，等镀材完全冷却后再停止抽气；

（8）关闭真空泵时切换到抽气界面，按下开关后分子泵首先开始停转，此时分子泵电源控制器上显示分子泵的负载。待负载指示灯熄灭后，将主屏幕切换到充气界面，按下充气按钮开始充气。此时需打开高纯氮的减压阀，出口压强禁止超过一个大气压。放气完成后打开钟罩，取出样品和镀材，蒸镀工艺完成，顺序关闭高纯氮、主电源、循环冷却水和压缩空气；

（9）同理，将聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙66、聚氨酯分别蒸镀在直径为10mm厚度为1mm的圆形石英基片上。

2、将制备的五种聚合物膜石英片分别焊接于电路板上，制成气敏传感器，最后将其排成一排固定于一个长×宽×高=60×3×12mm的塑料盒子中，制成了应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列。

以桂林三花酒为例，分析酒中的特征性挥发成分为水、乙醇、β-苯乙醇、乙酸乙酯和乳酸乙酯。依据聚丙烯酸钠的结构式中有羧基，易和水分子之间形成比较强的氢键作用,所以聚丙烯酸钠易溶于水，即它对水有较好的亲和性；依据聚三甲基硅-1-丙炔结构中硅甲基上的氢原子易和乙醇分子中的氧原子形成较强的氢键作用，判断它易溶于乙醇，即它对乙醇有较好的亲和性；β-苯乙醇中的羟基(-OH)易和酰胺基上的氢形成氢键，所以可判断尼龙-66易溶于β-苯乙醇，即尼龙-66对β-苯乙醇具有好的亲和性；聚苯乙烯的溶度参数（δ=8.9）和乙酸乙酯的溶度参数（δ=9.1）很接近，且它们的极性和形成氢键的程度大致相等，所以聚苯乙烯易溶于乙酸乙酯，即乙酸乙酯对聚苯乙烯具有很好的亲和性；根据相似相溶原则判断聚氨酯可以溶于乳酸乙酯，即聚氨酯对乳酸乙酯具有较好的亲和性。

五种聚合物膜分别对应和米香型白酒中的特征气味水、乙醇、β-苯乙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯有较好的亲和性，当检测样品中的混合气体通过该气敏传感器阵列时，聚合物膜会对应有较高的响应度，通过压电系统得到综合响应的电信号图谱，即得到能反映该样品的特征图谱库，通过与酱香型酒的标准图谱对比，以达到对检测样品白酒的定性分析。

实施例2：

结合图3具体叙述一种气敏传感器阵列的制备过程：

1、在UNIVEX-300型真空镀膜机上分别将聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙66、聚苯乙烯、聚氨酯蒸镀在长×宽=12×12mm，厚度为0.8mm的正方形石英基片2（图3）上，其具体步骤如下：

（1）选择合适的基片架，放置石英基片和聚苯乙烯；

（2）检查循环冷却水、压缩空气和高纯氮气状态，检查机械泵和出口油雾过滤器的油位；

（3）将主电源旋钮旋至竖直位置，待仪器自检正常后将钟罩扣上，注意左侧的连杆位置；

（4）通过F1和F5将显示屏切换到抽气界面，开始抽气，开始抽气后禁止断电；

（5）在膜厚设定仪上设定蒸镀厚度为100μm；在主屏幕的挡板控制界面

中将控制方式改为auto；

（6）当真空度达到2×10^-6mbar时，开始蒸镀；

（7）蒸镀完成后继续抽真空10分钟左右，等镀材完全冷却后再停止抽气；

（8）关闭真空泵时切换到抽气界面，按下开关后分子泵首先开始停转，此时分子泵电源控制器上显示分子泵的负载。待负载指示灯熄灭后，将主屏幕切换到充气界面，按下充气按钮开始充气。此时需打开高纯氮的减压阀，出口压强禁止超过一个大气压。放气完成后打开钟罩，取出样品和镀材，蒸镀工艺完成，顺序关闭高纯氮、主电源、循环冷却水和压缩空气；

（9）同理，将聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙66、聚氨酯等分别蒸镀在长×宽=12×12mm，厚度为0.8mm的正方形石英基片上。

2、如图1，将五种聚合物膜石英片分别焊接于电路板上，制成气敏传感器，最后将其排成一排固定于一个长×宽×高=70×3×15mm的塑料盒子中，就制成了应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列。

本实用新型气敏传感器阵列，结合压电系统可制成电子鼻系统，检测样品时，将气敏传感器阵列置于样品白酒的瓶口，瓶口打开，酒的气味经过气敏传感器阵列时，气敏传感器阵列上的聚合物膜将吸附样品酒的挥发性成分，使其质量增加，这现象通过压电系统得到综合响应的电信号谱图，即得到能反映样品白酒的特征谱图，该谱图与作为辨识白酒的标准对照谱图进行对比，以达到对样品白酒的定性分析。通过分析白酒的特征挥发性物质的理化性质，研究并筛选适宜的亲和性敏感的聚合物薄膜涂层材料，研究并采集米香型白酒的特征智能嗅闻图谱，通过图谱比对，检测米香型白酒的真伪和质量是否过关。

应用本实用新型的气敏传感器阵列，尺寸小，成本低，重复性好，能长期稳定工作，共存气体对其产生的影响小，对混合气体的分辨性能高。而其结合压电系统制成的电子鼻系统，在检测白酒时不需要样品繁琐的前处理过程，可直接进行，响应速度快，准确度高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列，其特征在于：包括电路板，所述电路板上焊接五个的石英基片，不同的石英基片上附有不同的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜分别为聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙66、聚苯乙烯、聚氨酯。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列，其特征在于，所述聚合物薄膜的厚度为80μm-120μm。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列，其特征在于，所述石英基片的形状是圆形、正方形或矩形的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电子鼻系统中的气敏传感器阵列，其特征在于，所述石英基片的厚度为0.8-1.2mm。

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