Вступление:

Электронный нос - это устройство, которое обнаруживает запах более эффективно, чем обоняние человека. Электронный нос состоит из механизма химического обнаружения. Электронный нос - это интеллектуальное сенсорное устройство, в котором используется набор газовых сенсоров, которые выборочно перекрываются вместе с компонентом реорганизации рисунка. Сегодня электронные носы принесли пользу во многих областях коммерческой, сельскохозяйственной, биомедицинской, косметической, экологической, пищевой, водной и различных областей научных исследований. Электронный нос обнаруживает опасный или ядовитый газ, который недоступен для человека.

Электронный нос

Запахи состоят из молекул, которые имеют определенный размер и форму. Каждая из этих молекул имеет рецептор соответствующего размера и формы в носу человека. Когда конкретный рецептор получает молекулу, он посылает сигнал в мозг, и мозг определяет запах, связанный с конкретной молекулой. Электронный нос работает аналогично человеческому. Электронный нос использует датчики в качестве рецептора. Когда определенный датчик получает молекулы, он передает сигнал программе для обработки, а не в мозг.

Принцип работы электронного носа:

Электронный нос был разработан для имитации человеческого обоняния, функции которого не являются отдельными механизмами, то есть запах или аромат воспринимаются как глобальный отпечаток пальца. По сути, прибор состоит из матрицы датчиков, модулей реорганизации структуры и выборки свободного пространства, чтобы генерировать образец сигнала, который используется для характеристики запахов. Электронный нос состоит из трех основных частей: системы обнаружения, вычислительной системы и системы доставки образца.

Блок-схема электронного носа

Система доставки образцов: Система доставки образца позволяет создавать свободное пространство для образца или летучих соединений, которое является анализируемой фракцией. Затем система отправляет это свободное пространство в систему обнаружения электронного носа.

Система обнаружения: Система обнаружения, состоящая из группы датчиков, является реактивной частью прибора. При контакте с летучими соединениями в это время датчики реагируют, вызывая изменения электрических характеристик.

Вычислительная система: В большинстве электронных носов каждый датчик чувствителен ко всем молекулам по-своему. Однако в биоэлектрических носах используются рецепторные белки, которые реагируют на специфические молекулы запаха. В большинстве электронных носов используются матрицы датчиков, которые реагируют на летучие соединения. Всякий раз, когда датчики улавливают какой-либо запах, регистрируется конкретная реакция, которая передает сигнал в цифровое значение.

Наиболее часто используемые датчики в электронном носу

Металлооксидный полупроводник (MOSFET)

Проводящие полимеры

Кварцевые микровесы

Пьезоэлектрические датчики

Датчики оксида металла

Металлооксидный полупроводниковый датчик:

Это используется для переключение или усиление электронные сигналы. Принцип работы полевого МОП-транзистора заключается в том, что молекулы, попадающие в область сенсора, будут заряжаться положительно или отрицательно, что напрямую влияет на электрическое поле внутри полевого МОП-транзистора.

Датчики оксида металла: (MOS)

“что такое мегомметр ”

Этот датчик основан на адсорбции молекул газа, вызывающих изменение проводимости. Это изменение проводимости является мерой количества адсорбированных летучих органических соединений.

Пьезоэлектрические датчики:

Адсорбция газа на поверхности полимера приводит к изменению массы на поверхности сенсора. Это, в свою очередь, приводит к изменению резонансной частоты кристалла.

Кварцевые микровесы:

Это способ измерения массы на единицу площади путем измерения изменения частоты кристаллического резонатора. Это можно сохранить в базе данных.

Электропроводящие полимеры:

Электропроводящие полимерные газовые сенсоры работают на основе изменения электрического сопротивления, вызванного адсорбцией газов на поверхности сенсора.

Анализ данных для электронного носа:

Цифровой выходной сигнал, генерируемый датчиками электронного носа, должен быть проанализирован и интерпретирован, чтобы обеспечить. Есть три основных типа коммерчески доступных методик.

Графический анализ
Многомерный анализ данных
Сетевой анализ

Анализ данных для электронного носа

Выбор используемого метода зависит от доступных входных данных от датчиков.

Простейшей формой обработки данных является графический анализ, полезный для сравнения образцов или сравнения элементов идентификации запахов неизвестных аналитиков с элементами из известных источников в справочных библиотеках.

“как работает трансформатор тока ”

Многомерный анализ данных генерирует набор методов для анализа данных, который является обученным или необученным методом. Необученные методы используются, когда база данных известных образцов не была создана ранее. Самый простой и наиболее широко используемый необученный метод MDA - это анализ основных компонентов. Анализ данных с помощью электронного носа MDA очень полезен, когда датчики имеют частичную чувствительность к отдельным соединениям, присутствующим в смесителе для проб. PCA наиболее полезен, когда неизвестный образец недоступен.

Нейронная сеть - это наиболее известный и наиболее производный метод анализа, используемый в пакетах статистического программного обеспечения для коммерчески доступного электронного носа.

Например, система электронного носа для обнаружения запаха фруктов:

Электронная система носа

Предлагаемая система электронного носа была протестирована на запахах трех фруктов: лимон, банан, личи. Запахи готовили, помещая образцы фруктов в брейкеры, закрытые крышкой. 8051 был включен в режим тестирования или обучения. Если система находится в режиме обучения, значение датчика отображается на ЖК-дисплее. Если система находится в режиме тестирования, результат классификации целевого фрукта отображается на ЖК-дисплее. Матрица датчиков пропускает газ через клапан Valve1, который обычно закрыт. Вакуумный насос включается на 20 секунд для откачки газа из матрицы датчиков.

Установка для газовых испытаний предлагаемой системы E-Nose

Значение 1 было закрыто, и сопротивлению датчика было дано 60 секунд для перехода в режим состояния исследования. Результат классификации характеристического значения датчиков отображается на ЖКИ. Камера матрицы датчиков была отключена от устройства для разбивания образцов фруктов, и клапан 1 был открыт для подачи свежего воздуха, клапан 2 был открыт, так что запахи были откачаны. В течение двух минут камеру проветрили свежим воздухом.

Применение электронного носа:

Медицинская диагностика и мониторинг здоровья
Мониторинг окружающей среды
Применение в пищевой промышленности
Обнаружение взрывчатого вещества
Космические приложения (НАСА)
Отрасли исследований и разработок
Лаборатории контроля качества
Технологический и производственный отдел
Обнаружение запахов наркотиков
Обнаружение вредных бактерий

Надеюсь, теперь вы получили представление о том, как работает электронный нос. если есть вопросы по этой концепции или по электрическим и электронный проект пожалуйста, оставьте раздел комментариев ниже.

Фото: