CN203337588U - 一种气敏传感器阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气敏传感器阵列，其特征在于：包括电路板，所述电路板上焊接四个的石英基片，不同的石英基片上附有不同的聚合物薄膜。所述聚合物薄膜的厚度为80μm-120μm。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，尤其是涉及一种检测白酒的气敏传感器阵列。 

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气敏传感器阵列，包括电路板，所述电路板上焊接四个石英基片，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。 

所述聚合物薄膜分别为聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、硝酸纤维素、醇酸树脂材料。 

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6、有机玻璃材料。 

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为本实用新型气敏传感器阵列的示意图 

图2为气敏传感器平面示意图 

图3为本实用新型气敏传感器阵列的示意图 

如图所示，1-电路板，2-石英基片，3-聚合物薄膜 

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、硝酸纤维素3C、醇酸树脂3D蒸镀在长×宽=10×10mm，厚度为1mm的正方形石英基片上其具体步骤如下： 

（1）选择合适的基片架，放置石英基片2和聚丙烯酸钠聚合物3A； 

（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^-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，将聚三甲基硅-1-丙炔、硝酸纤维素、醇酸树脂等分别蒸镀在长×宽=10×10mm，厚度为1mm的正方形石英基片上。 

2、将制备的四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=50×3×12mm的塑料盒子中，制成了气敏传感器阵列。 

以浓香型白酒为例，在实验室中通过GC-MS分析浓香型白酒（以泸州老窖为例）中的特征性挥发成分为水、乙醇、丁酸乙酯、己酸乙酯。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；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；依据硝酸纤维素含有亲电子基团(-ONO2)，丁酸乙酯含有给电子基团(-OCOCH3)，判断硝酸纤维素易溶于丁酸乙酯，即丁酸乙酯对硝酸纤维素具有好的亲和性。依据醇酸树脂结构中含亲电子基团（-COOH），己酸乙酯中含有给电子基团(-OCOCH3)，此外醇酸树脂和己酸乙酯分子间还有氢键作用，判断醇酸树脂易溶于己酸乙酯，即醇酸树脂对己酸乙酯有较好的亲和性。 

因此本实用新型中的四种聚合物分别对应浓香型白酒中主要成分水、乙醇、丁酸乙酯、己酸乙酯等有较好的亲和性。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，通过与浓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： 

本实用新型还可采用其他复合物薄膜制成，参考图3具体过程如下： 

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6(3c)、有机玻璃(3d)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2和聚丙烯酸钠聚合物； 

（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2×10^-6mbar时，开始蒸镀； 

（7）热蒸镀部分：开启底部的热蒸镀电源控制器，将控制模式改为internal，默认1号（内侧）电极加热。调节电流至真空箱内温度升至120℃，通过观察窗观察加热舟状况。按下膜厚控制仪的open按钮打开挡板，开始蒸镀。当膜厚达到要求时，膜厚控制仪自动关闭挡板，将热蒸镀电源控制器的控制模式切换到external，切断电流。该层材料蒸镀完成； 

（8）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； 

（9）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； 

（10）同理，将聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、尼龙6、有机玻璃等分别蒸镀在直径为10mm厚度为1mm的圆形石英基片2上。 

2、将制备的四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=45×3×12mm的塑料盒子中，就制成了气敏传感器阵列。 

实施例2中的传感器阵列，适用于针对酱香型白酒定性分析，分析原理与实施例相同。 

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，研究并采集白酒的特征智能嗅闻图谱，通过图谱比对，检测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 (5)

1.一种气敏传感器阵列，其特征在于：包括电路板，所述电路板上焊接四个石英基片，不同的石英基片上附有不同的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜的厚度为80μm-120μm。 

2.根据权利要求1所述的一种气敏传感器阵列，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。 

3.根据权利要求1所述的一种气敏传感器阵列，其特征在于，所述石英基片的厚度为0.8-1.2mm。 

4.根据权利要求1所述的一种气敏传感器阵列，其特征在于，所述聚合物薄膜分别为聚丙烯酸钠、聚三甲基硅-1-丙炔、硝酸纤维素、醇酸树脂材料。 

5.根据权利要求1所述的一种气敏传感器阵列，其特征在于，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6、有机玻璃材料。 

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