RU117007U1

RU117007U1 - MULTISENSOR DEVICE FOR RECOGNITION AND / OR DETECTION OF ODOR TYPE "ELECTRONIC NOSE"

Info

Publication number: RU117007U1
Application number: RU2011154127/28U
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Яблоков
Original assignee: Михаил Юрьевич Яблоков
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-10

Abstract

1. Мультисенсорное устройство для распознавания и/или обнаружения запахов типа «Электронный нос», основанное на реакции сенсоров, выраженной в изменении их физических параметров, содержащее аспирационный насос, пневматический коммутатор, фильтр и сенсорный блок, пневматически связанные друг с другом, а также блок регистрации и управления, включающий программное обеспечение для распознавания образов, причем сенсорный блок содержит по крайней мере два сенсора, состоящих из отличающихся друг от друга по чувствительности и селективности полимерных полупроводящих тонкопленочных материалов, отличающееся тем, что для определения реакции сенсоров на запахи используется измерение электропроводности на постоянном токе и/или диэлектрических характеристик сенсоров, а именно электрической емкости и/или диэлектрических потерь. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в состав сенсорного блока входят тонкопленочные сенсоры, выполненные из нанопористых полупроводящих полимерных материалов. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сенсорный блок включает нагреватель для регенерации чувствительного материала сенсоров. 1. A multisensor device for recognizing and / or detecting odors of the "Electronic nose" type, based on the reaction of sensors expressed in a change in their physical parameters, containing a suction pump, a pneumatic switch, a filter and a sensor unit pneumatically connected to each other, as well as a unit registration and control, including software for pattern recognition, and the sensor unit contains at least two sensors, consisting of polymeric semiconducting thin-film materials differing from each other in sensitivity and selectivity, characterized in that the measurement of electrical conductivity on direct current and / or dielectric characteristics of sensors, namely electric capacity and / or dielectric losses. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the sensor unit includes thin-film sensors made of nanoporous semiconducting polymer materials. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the sensor unit includes a heater for regenerating the sensitive material of the sensors.

Description

Полезная модель относится к области аналитической химии и может быть использована для создания быстродействующих переносных портативных приборов для обнаружения и/или идентификации химических веществ в воздухе.The utility model relates to the field of analytical chemistry and can be used to create high-speed portable portable devices for the detection and / or identification of chemicals in the air.

Необходимость диагностики заболеваний по выдыхаемому воздуху, контроля вредных выбросов на промышленных предприятиях, проверки свежести продуктов питания, сверхраннего обнаружения пожара по запаху летучих веществ, образующихся на стадии нагрева изоляции электрооборудования, задачи экологического мониторинга, задачи ориентации роботов в пространстве и многие другие задачи требуют развития техники обнаружения и/или распознавания запахов веществ. Возросшая угроза терроризма в мире заставляет совершенствовать технические средства обнаружения и измерения концентраций опасных веществ в газовых средах. При этом очень важными являются чувствительность, селективность, стабильность, быстродействие, портативность и низкая стоимость этих средств.The need to diagnose diseases by exhaled air, control harmful emissions at industrial enterprises, check freshness of food products, early fire detection by the smell of volatile substances generated during heating of the insulation of electrical equipment, environmental monitoring tasks, robot orientation tasks in space and many other tasks require the development of technology detection and / or recognition of odors of substances. The growing threat of terrorism in the world makes it necessary to improve the technical means of detecting and measuring concentrations of hazardous substances in gaseous media. At the same time, sensitivity, selectivity, stability, speed, portability and low cost of these funds are very important.

Известно множество различных химических сенсоров с достаточно высокими значениями чувствительности и селективности к различным газам. Для обнаружения и измерения концентрации в воздухе различных газов в технических средствах успешно реализуется принцип «один газ - один сенсор». Как правило, для решения таких задач используются полупроводниковые химические сенсоры, состоящие из оксидов металлов. Однако задача обнаружения и/или идентификации запахов, вообще говоря, не может быть сведена к принципу «один запах - один сенсор», что связано, с одной стороны, со сложностью химического состава компонентов смеси, составляющих запах одного объекта, и с недостаточной изученностью механизма восприятия запахов, а именно механизма трансформации воздействия в электрический сигнал в обонятельном эпителии животных и человека. С другой стороны, количество веществ, из которых изготавливаются сенсоры, несопоставимо меньше, чем количество запахов в окружающем мире. В частности, обычный человек способен различать до 2 тыс. запахов, а специалист-парфюмер способен различать до 10 тыс. запахов. Для решения задачи обнаружения и идентификации запахов в технике реализуется принцип мультисенсорного анализа: «один запах - один отклик набора различных сенсоров». Сенсоры, используемые в мультисенсорном анализе могут быть основаны на измерении: проводимости, прироста массы, характеристик поверхностных акустических волн, оптических параметров. Измерение проводимости наиболее просто технически реализуемо, и основными материалами для решения практических задач в этом случае являются металлооксидные сенсоры и полимерные проводящие сенсоры. Принцип действия металлооксидных сенсоров основан на изменении проводимости ряда широкозонных полупроводников на основе оксидов олова, цинка, титана, вольфрама, индия, легированных металлами с каталитическими свойствами (палладий, платина) при повышенной температуре (200-400°С) в присутствии анализируемых газов. В качестве активных материалов сенсоров проводимости также используются проводящие полимеры типа полипирролов, тиофенолов, индолов, анилинов или фуранов. При экспонировании таких полимеров в парах веществ в результате адсорбции могут образовываться различные типы связей, меняющие природу электронных уровней, что отражается на эффективности переноса электрона по полимерной цепи и приводит к изменению проводимости полимера.Many different chemical sensors with sufficiently high values of sensitivity and selectivity to various gases are known. To detect and measure the concentration of various gases in air in technical means, the principle of “one gas - one sensor” is successfully implemented. As a rule, semiconductor chemical sensors consisting of metal oxides are used to solve such problems. However, the task of detecting and / or identifying odors, generally speaking, cannot be reduced to the principle of “one smell - one sensor”, which is associated, on the one hand, with the complexity of the chemical composition of the components of the mixture that make up the smell of one object, and with insufficient knowledge of the mechanism the perception of odors, namely, the mechanism of transformation of the effect into an electrical signal in the olfactory epithelium of animals and humans. On the other hand, the amount of substances from which the sensors are made is incomparably smaller than the amount of odors in the surrounding world. In particular, an ordinary person is able to distinguish up to 2 thousand odors, and a specialist perfumer is able to distinguish up to 10 thousand odors. To solve the problem of detecting and identifying odors, the technique implements the principle of multisensor analysis: “one smell - one response of a set of different sensors”. The sensors used in multisensor analysis can be based on the measurement of: conductivity, mass gain, characteristics of surface acoustic waves, optical parameters. Conductivity measurement is the most technically feasible, and the main materials for solving practical problems in this case are metal oxide sensors and polymer conductive sensors. The principle of operation of metal oxide sensors is based on a change in the conductivity of a number of wide-gap semiconductors based on tin, zinc, titanium, tungsten, indium oxides doped with metals with catalytic properties (palladium, platinum) at an elevated temperature (200-400 ° C) in the presence of the analyzed gases. Conducting polymers such as polypyrroles, thiophenols, indoles, anilines or furans are also used as active materials of conductivity sensors. When such polymers are exposed in vapor of substances as a result of adsorption, various types of bonds can be formed that change the nature of electronic levels, which affects the efficiency of electron transfer along the polymer chain and leads to a change in the conductivity of the polymer.

Известны устройства, использующие мультисенсорный принцип анализа, состоящий в том, что в качестве характеристических признаков запаха вещества используется уникальный отклик массива сенсоров, обладающих различной чувствительностью к данному веществу:Known devices that use the multisensory principle of analysis, consisting in the fact that the characteristic response of the smell of a substance uses a unique response from an array of sensors with different sensitivity to a given substance:

1. Патент РФ №2341789 «СПОСОБ И УСТРОЙСТВО МУЛЬТИСЕНСОРНОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПРИОРИТЕТНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА»,1. RF patent No. 2341789 "METHOD AND DEVICE FOR MULTISENSOR DETECTION OF MAJOR PRIORITY ATMOSPHERIC AIR POLLUTANTS",

2. Патент РФ на ПМ №66057 «ХИМИЧЕСКИЙ МУЛЬТИСЕНСОР ДЛЯ АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВОЗДУШНЫХ СРЕД»,2. RF patent for ПМ №66057 “CHEMICAL MULTISENSOR FOR ANALYSIS OF MULTICOMPONENT AIR”,

3. Патент РФ на ПМ №51849 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА ПО ВЫДЫХАЕМОМУ ВОЗДУХУ»,3. RF patent for PM No. 51849 “DEVICE FOR THE DIAGNOSTICS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR”,

4. Журнал «Сенсор», 2004, №2, с.29-34, №3, с.41-50 и др.4. The magazine "Sensor", 2004, No. 2, p.29-34, No. 3, p.41-50, etc.

Недостатком известных устройств является сравнительно низкая чувствительность и селективность мультисенсорных систем регистрации запахов.A disadvantage of the known devices is the relatively low sensitivity and selectivity of multisensor systems for detecting odors.

Наиболее близким к предлагаемому устройству для мультисенсорного распознавания и/или обнаружения запахов типа «Электронный нос» является мультисенсорное устройство, описанное в патенте Патент РФ №2392614 «СПОСОБ АНАЛИЗА СОСТАВА ГАЗОВОЙ СМЕСИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВХОДЯЩИХ В НЕЕ КОМПОНЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» - (прототип).Closest to the proposed device for multisensor recognition and / or detection of odors of the “Electronic nose” type is the multisensor device described in RF Patent No. 2392614 “METHOD FOR ANALYSIS OF THE GAS MIXTURE COMPOSITION AND DETERMINATION OF THE CONCENTRATION OF THE COMPONENTS COMING WITH IT prototype).

Устройство включает мультиэлектродный сенсор, содержащий диэлектрическую подложку с нагревательными элементами и нанесенным на поверхность подложки газочувствительным металлооксидным слоем, полосковые электроды, расположенные по краям газочувствительного слоя и, по крайней мере, один измерительный электрод, размещенный между полосковыми электродами. При этом полосковые электроды снабжены выводами для подключения к источнику напряжения, а измерительные электроды снабжены выводами для подключения к устройству измерения потенциала. Изобретение обеспечивает возможность распознавания примесей газов, особенно в малых концентрациях, и формирование с помощью групповых технологий микроэлектроники сенсорных устройств на основе металлооксидных слоев с минимизированным влиянием электродов и/или материала электродов, характеризующихся малыми массогабаритными характеристиками и низким энергопотреблением.The device includes a multi-electrode sensor containing a dielectric substrate with heating elements and a gas-sensitive metal oxide layer deposited on the surface of the substrate, strip electrodes located at the edges of the gas-sensitive layer and at least one measuring electrode located between the strip electrodes. In this case, the strip electrodes are equipped with leads for connecting to a voltage source, and the measuring electrodes are equipped with leads for connecting to a potential measuring device. The invention provides the possibility of recognizing gas impurities, especially in low concentrations, and the formation using group technologies of microelectronics of sensor devices based on metal oxide layers with minimized influence of electrodes and / or electrode material, characterized by small mass and size characteristics and low energy consumption.

Недостатком известного устройства является долговременная нестабильность характеристик сенсоров, вызванная необходимостью нагрева газочувствительного слоя до 400 град.С в процессе работы. При длительном нагреве чувствительный элемент отравляется присутствующими в анализируемом воздухе примесями активных веществ и снижает свои газочувствительные свойства.A disadvantage of the known device is the long-term instability of the characteristics of the sensors, caused by the need to heat the gas-sensitive layer to 400 degrees C during operation. With prolonged heating, the sensitive element is poisoned by impurities of active substances present in the analyzed air and reduces its gas-sensitive properties.

Технической задачей полезной модели является повышение чувствительности, селективности и стабильности работы заявляемого устройства. Кроме того, задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств, которые могут быть использованы для обнаружения и/или идентификации запахов.The technical task of the utility model is to increase the sensitivity, selectivity and stability of the claimed device. In addition, the objective of the utility model is to expand the arsenal of technical means that can be used to detect and / or identify odors.

Техническим результатом является создание прибора, работающего на основе заявленного устройства для высокоэффективного распознавания и/или обнаружения запахов различных веществ, в т.ч. в составе их смесей.The technical result is the creation of a device operating on the basis of the claimed device for highly efficient recognition and / or detection of odors of various substances, including as part of their mixtures.

Поставленная задача решается тем, что для регистрации сенсорного сигнала используется не только измерение изменения сопротивления полимерного чувствительного слоя под воздействием запаха веществ, но также и/или измерение диэлектрических характеристик сенсоров, таких как емкость и диэлектрические потери под воздействием запахов различных веществ. Такое комбинированное решение задачи измерения отклика сенсоров на запах веществ позволяет увеличить число информативных признаков сенсорного массива заданной размерности, что приводит к повышению селективности устройства. Измерение двух различных характеристик каждого сенсора в ходе работы приводит к эффективному удвоению размерности массива сенсоров. То есть при использовании предложенной комбинированной регистрации отклика сенсоров можно снизить размерность массива сенсоров, то есть уменьшить количество сенсоров, входящих в устройство, и соответственно, снизить стоимость устройства без ухудшения его характеристик.The problem is solved in that the registration of the sensor signal uses not only the measurement of the resistance of the polymer sensitive layer under the influence of the smell of substances, but also / or the measurement of the dielectric characteristics of the sensors, such as capacitance and dielectric loss under the influence of odors of various substances. Such a combined solution to the problem of measuring the response of sensors to the smell of substances can increase the number of informative features of the sensor array of a given dimension, which leads to an increase in the selectivity of the device. Measurement of two different characteristics of each sensor during operation leads to an effective doubling of the dimension of the sensor array. That is, when using the proposed combined registration of the response of the sensors, it is possible to reduce the dimension of the array of sensors, that is, reduce the number of sensors included in the device, and accordingly, reduce the cost of the device without compromising its performance.

Повышение чувствительности заявляемого устройства достигается за счет использования нанопористых материалов в качестве чувствительного слоя. Повышение чувствительности достигается в этом случае за счет повышения удельной поверхности чувствительного слоя сенсоров. При этом происходит увеличение количества адсорбированных молекул на поверхности чувствительного слоя, и возрастание отклика сенсора на внешнее воздействие. С уменьшением размера пор чувствительность устройства возрастает. Существенно при этом наличие открытой пористости нанопористого материала.Increasing the sensitivity of the claimed device is achieved through the use of nanoporous materials as a sensitive layer. An increase in sensitivity is achieved in this case by increasing the specific surface of the sensitive layer of sensors. In this case, there is an increase in the number of adsorbed molecules on the surface of the sensitive layer, and an increase in the response of the sensor to external influences. With decreasing pore size, the sensitivity of the device increases. In this case, the presence of open porosity of the nanoporous material is significant.

Кроме того, повышение чувствительности устройства достигается путем нагревания сенсорного блока при пропускании через него очищенного с помощью фильтра воздуха для улучшения регенерации сенсорной матрицы. Нагревание приводит к удалению адсорбированных на материале внутренней части корпуса сенсорного блока веществ. Эти вещества, включая аэрозольные частицы, попадают на поверхность сенсоров и внутренние части сенсорного блока во время прокачки анализируемой воздушной пробы. Присутствие этих веществ увеличивает флуктуации полезного сигнала. Удаление этих веществ при нагревании стенок сенсорного блока приводит к снижению флуктуаций полезного сигнала, и увеличению, соответственно, отношения сигнал/шум, и таким образом, повышает чувствительность устройства.In addition, increasing the sensitivity of the device is achieved by heating the sensor unit while passing through it purified air with a filter to improve the regeneration of the sensor matrix. Heating leads to the removal of substances adsorbed on the material of the inner part of the body of the sensor block. These substances, including aerosol particles, enter the surface of the sensors and the internal parts of the sensor unit during pumping of the analyzed air sample. The presence of these substances increases the fluctuations of the useful signal. Removing these substances by heating the walls of the sensor unit leads to a decrease in fluctuations in the useful signal, and an increase in the signal-to-noise ratio, respectively, and thus increases the sensitivity of the device.

Решение задачи повышения долговременной стабильности полимерных резистивных сенсоров достигается за счет работы сенсоров при комнатной температуре. При этом не происходит термоокислительной деградации чувствительного слоя.The solution to the problem of increasing the long-term stability of polymer resistive sensors is achieved through the operation of the sensors at room temperature. In this case, thermooxidative degradation of the sensitive layer does not occur.

На фигуре показана схема заявляемого мультисенсорного устройства типа «Электронный нос», где:The figure shows a diagram of the inventive multisensor device type "Electronic nose", where:

1 - аспирационный насос, 2 - фильтр, 3 - пневматический коммутатор, 4 - сенсорный блок, 5 - блок регистрации и управления1 - suction pump, 2 - filter, 3 - pneumatic switch, 4 - sensor unit, 5 - registration and control unit

Мультисенсорное устройство типа «Электронный нос» включает в себя систему пробоотбора для доставки газовой пробы из анализируемого воздушного объема к сенсорной матрице. В систему пробоотбора входит система регенерации, предназначенная для восстановления работоспособности сенсорной матрицы после воздействия на нее активных компонентов воздушной среды. В систему регенерации входит фильтр и пневматический коммутатор, который периодически, по команде, приходящей из блока управления и регистрации, переключает поток анализируемого воздуха, поступающий на вход сенсорного блока, пропуская его через фильтр, таким образом очищая его. Мультисенсорное устройство включает в себя также матрицу высокочувствительных полупроводниковых сенсоров - анализаторов состава газовой фазы. Сенсоры в матрице различаются по чувствительности и селективности, число их может колебаться от 2 до нескольких десятков в зависимости от назначения и технических возможностей обработки сигнала. В качестве чувствительных элементов в мультисенсорном устройстве применяются полимерные нанокомпозиты и наноструктурированные материалы, которые по-разному меняют свою электропроводность и/или диэлектрические характеристики, такие, как емкость и диэлектрические потери, под воздействием запахов различных веществ.The multi-sensor device of the “Electronic Nose” type includes a sampling system for delivering a gas sample from the analyzed air volume to the sensor matrix. The sampling system includes a regeneration system designed to restore the performance of the sensor matrix after exposure to active components of the air. The regeneration system includes a filter and a pneumatic switch, which periodically, on a command from the control and registration unit, switches the flow of analyzed air to the input of the sensor unit, passing it through the filter, thereby cleaning it. The multisensor device also includes a matrix of highly sensitive semiconductor sensors - analyzers of the composition of the gas phase. Sensors in the matrix differ in sensitivity and selectivity, their number can vary from 2 to several tens, depending on the purpose and technical capabilities of signal processing. Polymeric nanocomposites and nanostructured materials, which change their electrical conductivity and / or dielectric characteristics, such as capacitance and dielectric loss, under the influence of odors of various substances, are used as sensitive elements in a multisensor device.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Включают устройство путем включения аспирационного насоса 1 и блока управления и регистрации 5. В начальном состоянии пневматический коммутатор 3 находится в положении, соответствующем пропусканию окружающего воздуха через фильтр 2. Производится запись начального состояния электропроводности и/или диэлектрических характеристик сенсоров. Для распознавания веществ производится "обучение" прибора, т.е. запись отклика сенсорного массива, расположенного в сенсорном блоке 4, при прокачке через него газа, содержащего только пары индивидуального вещества. Для этого пневматический коммутатор 3 периодически пневматически соединяет вход мультисенсорного устройства с источником известного запаха. При последовательной прокачке через устройство паров различных веществ, формируется библиотека откликов, которая хранится в памяти вычислительного устройства, входящего в состав блока регистрации и управления 5. Распознавание запаха производится путем сравнения отклика от анализируемого потока воздуха с откликами от конкретных веществ, имеющихся в библиотеке откликов. В случае, когда найден похожий отклик, устройство выдает сигнал о наличии в анализируемом потоке воздуха, проходящего через устройство, запаха данного вещества. Для этого в состав системы входит программное обеспечение для распознавания образов.The device is turned on by turning on the suction pump 1 and the control and registration unit 5. In the initial state, the pneumatic switch 3 is in the position corresponding to the passage of ambient air through the filter 2. The initial state of conductivity and / or dielectric characteristics of the sensors is recorded. For the recognition of substances, the device is "trained", i.e. recording the response of the sensor array located in the sensor unit 4, when pumping gas through it containing only a pair of individual substances. For this, the pneumatic switch 3 periodically pneumatically connects the input of the multisensor device with a source of known odor. When sequentially pumping various substances vapors through the device, a response library is formed, which is stored in the memory of the computing device included in the registration and control unit 5. Odor is detected by comparing the response from the analyzed air flow with the responses from specific substances available in the response library. In the case when a similar response is found, the device gives a signal about the presence in the analyzed stream of air passing through the device of the smell of this substance. For this, the system includes software for pattern recognition.

Примером реализации заявляемого устройства служит 4-х сенсорный модуль, включающий сенсоры с чувствительным слоем, состоящим из пленки полипараксилилена толщиной 1 мкм с внедренными в нее наночастицами оксидов олова и титана с различной концентрацией. Чувствительный слой нанесен методом вакуумной соконденсации на подложку из ситалла толщиной 0.5 мм с нанесенной на нее встречно-штырьевой системой электродов, выполненных из никеля, причем и зазор между электродами и ширина электродов составляет 15 мкм. Размер встречно-штырьевой системы электродов составляет 4×4 мм. Сенсоры установлены внутри фторопластового корпуса, причем металлические проводники, припаянные к сенсорам, пропущены через стенку корпуса и с помощью пайки присоединены к печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, закрепленной снаружи корпуса. Блок регистрации включает аналого-цифровой преобразователь, подключенный к персональному компьютеру. Измерение электропроводности проводилось при подаче на каждый сенсор постоянного напряжения 9 В. Регистрация диэлектрических характеристик проводилась с помощью измерителя иммитанса. Измерение емкости проводилось на частоте 1 кГц.An example of the implementation of the inventive device is a 4-sensor module, including sensors with a sensitive layer consisting of a polyparaxylene film 1 μm thick with nanoparticles of tin and titanium oxides embedded in it with different concentrations. The sensitive layer was deposited by vacuum co-condensation on a 0.5 mm thick ceramic glass substrate with an interdigital electrode system made of nickel deposited on it, the gap between the electrodes and the width of the electrodes being 15 μm. The size of the interdigital electrode system is 4 × 4 mm. Sensors are installed inside the fluoroplastic case, and metal conductors soldered to the sensors are passed through the wall of the case and by soldering are connected to a printed circuit board made of foil fiberglass mounted on the outside of the case. The registration unit includes an analog-to-digital converter connected to a personal computer. The conductivity was measured with a 9 V DC voltage applied to each sensor. The dielectric characteristics were recorded using an immitance meter. The capacitance was measured at a frequency of 1 kHz.

Проверка работоспособности устройства осуществлялась с помощью измерения отклика устройства на пары тестовых жидкостей - этанола и метанола. Для этого трубка, присоединенная ко входу устройства, подносилась к открытой пробирке, содержащей 5 мл жидкости. Запись отклика проводилась в течение 10 секунд, затем в течение 3-х минут проводилась регенерация сенсорной матрицы. Результат измерения представляется в нормированном виде путем деления электропроводности сенсора, измеренной в присутствии паров жидкости σ_i, на электропроводность сенсора во время регенерации σ_0i, где i=1, 2, 3, 4 - номера сенсора. Аналогично в нормированном виде представляется результат измерения электрической емкости: C_i/C_0i. Полученные значения σ_i/σ_0i для паров этанола: 1,3:2,5:3,4:1,1 (для i=1, 2, 3, 4). Полученные значения σ_i/σ_0i для паров метанола: 0,9:0,7:0,45:0,95 (для i=1, 2, 3, 4). Полученные значения C_i/С_0i для паров этанола: 1,1:1,25:1,21:1,1 (для i=1, 2, 3, 4). Полученные значения С_i/С_0i для паров метанола: 1,23:1,21:1,14:1,1 (для i=1, 2, 3, 4). Полученные значения откликов сенсоров на пары этанола и метанола заметно отличаются друг от друга и говорят о том, что возможна идентификация этих веществ как по значениям электропроводности сенсоров, измеренной на постоянном токе, так и по значениям электрической емкости.The device’s performance was checked by measuring the device’s response to pairs of test liquids — ethanol and methanol. For this, the tube attached to the input of the device was brought to an open tube containing 5 ml of liquid. The response was recorded for 10 seconds, then the sensor matrix was regenerated for 3 minutes. The measurement result is presented in a normalized form by dividing the conductivity of the sensor, measured in the presence of liquid vapor σ _i , by the conductivity of the sensor during regeneration σ _0i , where i = 1, 2, 3, 4 are the sensor numbers. Similarly, in a normalized form, the result of measuring the electric capacitance is presented: C _i / C _0i . The obtained values of σ _i / σ _0i for ethanol vapor: 1.3: 2.5: 3.4: 1.1 (for i = 1, 2, 3, 4). The obtained values of σ _i / σ _0i for methanol vapor: 0.9: 0.7: 0.45: 0.95 (for i = 1, 2, 3, 4). The obtained values of C _i / C _0i for ethanol vapor: 1.1: 1.25: 1.21: 1.1 (for i = 1, 2, 3, 4). The obtained values of C _i / C _0i for methanol vapor: 1.23: 1.21: 1.14: 1.1 (for i = 1, 2, 3, 4). The obtained values of the responses of the sensors to pairs of ethanol and methanol are noticeably different from each other and suggest that it is possible to identify these substances both by the values of the conductivity of the sensors, measured at constant current, and by the values of the electric capacitance.

Таким образом, предложено мультисенсорное устройство для распознавания и/или обнаружения запахов типа «Электронный нос», которое, благодаря использованию комбинированного метода регистрации электропроводности на постоянном токе и/или диэлектрических характеристик сенсоров, а также использованию нанопористых материалов для сенсоров и возможности регенерации чувствительного материала сенсоров за счет нагрева обеспечивает высокую чувствительность, селективность и стабильность при обнаружении и/или идентификации химических веществ по их запаху в воздухе.Thus, a multisensor device for detecting and / or detecting odors of the “Electronic Nose” type has been proposed, which, thanks to the use of a combined method for detecting direct current conductivity and / or dielectric characteristics of sensors, as well as the use of nanoporous materials for sensors and the possibility of regeneration of sensitive sensor materials due to heating provides high sensitivity, selectivity and stability in the detection and / or identification of chemical substances in by their smell in the air.

Claims

1. Multisensor device for recognition and / or detection of odors of the "Electronic nose" type, based on the reaction of sensors, expressed in the change in their physical parameters, containing an aspiration pump, a pneumatic switch, a filter and a sensor unit pneumatically connected to each other, as well as a unit registration and control, including software for pattern recognition, and the sensor unit contains at least two sensors, consisting of differing in sensitivity and selectivity olimernyh semiconducting thin-film materials, characterized in that to determine the response of sensors used to odors conductivity measurement at constant current and / or dielectric characteristics of the sensors, namely, the capacitance and / or dielectric losses.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sensor unit includes thin-film sensors made of nanoporous semiconducting polymeric materials.

3. The device according to claim 1, characterized in that the sensor unit includes a heater for the regeneration of the sensitive material of the sensors.