Въведение:

Електронният нос е устройство, което разпознава миризмата по-ефективно от човешкото обоняние. Електронният нос се състои от механизъм за химично откриване. Електронният нос е интелигентно сензорно устройство, което използва набор от газови сензори, които се припокриват избирателно заедно с компонент за реорганизация на шаблона. Сега един ден електронните носове осигуряват външни ползи за редица търговски индустрии, селско стопанство, биомедицина, козметика, околна среда, храни, вода и различни области на научните изследвания. Електронният нос открива опасния или отровен газ, който не е възможен за човешките шмугачи.

Електронен нос

Миризмите са съставени от молекули, които имат специфичен размер и форма. Всяка от тези молекули има съответни по размер и форма рецептор в човешкия нос. Когато специфичен рецептор получи молекула, той изпраща сигнал до мозъка и той идентифицира миризмата, свързана с конкретната молекула. Електронните носове работят по подобен начин на човешки. Електронният нос използва сензори като рецептор. Когато специфичен сензор приема молекулите, той предава сигнала към програма за обработка, а не към мозъка.

Принцип на работа с електронен нос:

Електронният нос е разработен с цел да имитира човешки обоняние, чиито функции не са отделен механизъм, т.е. миризмата или вкусът се възприема като глобален отпечатък на пръстите. По същество уредът се състои от масив от сензори, модули за реорганизация на шаблони и вземане на проби за главно пространство, за да генерира модел на сигнал, който се използва за характеризиране на миризми. Електронният нос се състои от три основни части, които са детектираща система, изчислителна система, система за доставка на проби.

Електронна блок-схема на носа

Система за доставка на проби: Системата за доставка на проби позволява генерирането на пространство за проби или летливи съединения, което е анализирана фракция. След това системата изпраща това пространство за глава в системата за откриване на електронния нос.

Система за откриване: Системата за откриване, която се състои от група сензори, е реактивната част на инструмента. При контакт с летливи съединения по това време сензорите реагират, причинявайки промени в електрическите характеристики.

Изчислителната система: В повечето електронни носове всеки сензор е чувствителен към всички молекули по техния специфичен начин. Въпреки това в биоелектричните носове се използват рецепторните протеини, които реагират на специфични молекули на миризма. Повечето електронни носове използват сензорни решетки, които реагират на летливи съединения. Винаги, когато сензорите усетят някаква миризма, се записва специфичен отговор, който сигнала се предава в цифровата стойност.

Най-често използваните сензори в електронния нос

Полупроводник от метален оксид (MOSFET)

Провеждане на полимери

Микробаланс от кварцов кристал

Пиезоелектрични сензори

Сензори за метален оксид

Полупроводников сензор за метален оксид:

Това се използва за превключване или усилване електронни сигнали. Принципът на работа на MOSFET е, че молекулите, влизащи в зоната на сензора, ще бъдат заредени положително или отрицателно, което има пряк ефект върху електрическото поле вътре в MOSFET.

Сензори за метален оксид: (MOS)

“защо се нарича макет ”

Този сензор се основава на адсорбция на газови молекули, за да предизвика промяна в проводимостта. Тази промяна на проводимостта е мярката за количеството на адсорбираните летливи органични съединения.

Пиезоелектрични сензори:

Адсорбцията на газ върху повърхността на полимера води до промяна в масата на повърхността на сензора. Това на свой ред води до промяна в резонансната честота на кристала.

Микробаланс от кварцов кристал:

Това е начин за измерване на масата на единица площ чрез измерване на промяната в честотата на кристалния резонатор. Това може да се съхранява в база данни.

Провеждане на полимери:

Проводимите полимерни газови сензори работят въз основа на променено електрическо съпротивление, причинено от адсорбцията на газове върху повърхността на сензора.

Анализ на данни за електронен нос:

Цифровият изход, генериран от електронни сензори за нос, трябва да се анализира и интерпретира, за да се осигури. Има три основни типа търговски техники.

Графичен анализ
Анализ на многомерни данни
Анализ на мрежата

Анализ на данни за електронен нос

Изборът на използвания метод зависи от наличните входни данни от сензорите.

Най-простата форма на намаляване на данните е графичен анализ, полезен за сравняване на проби или сравняване на елементи за идентификация на миризми на неизвестни анализатори спрямо тези на известни източници в референтните библиотеки.

“разлика между еднофазно и трифазно окабеляване ”

Многовариантният анализ на данни генерира набор от техники за анализ на данни, които са обучени или не са обучени. Нетренираните техники се използват, когато база данни от известни мостри не е изградена по-рано. Най-простата и най-широко използвана нетренирана MDA техника е анализ на основните компоненти. Електронният анализ на данните за носа MDA е много полезен, когато сензорите имат частична чувствителност на покритие към отделни съединения, присъстващи в миксер за проби. PCA е най-полезен, когато няма известна проба.

Невронната мрежа е най-добре познатите и най-изведени техники за анализ, използвани в статистически софтуерни пакети за търговски електронен нос.

За примери електронна носова система за откриване на миризма на плодове:

Електронна носова система

Предложената електронна система за нос беше тествана с миризмите на три плода, а именно лиман, банан, личи. Миризмите се приготвят чрез поставяне на проба от плодове в прекъсвачите, запечатани с капак. 8051 беше настроен на режим на тестване или обучение. Ако системата е в режим на обучение, стойността на сензора се показва на LCD дисплея. Ако системата е в режим на тестване, резултатът от класификацията на целевия плод се показва на LCD дисплея. Сензорната решетка подава газ през клапан 1, който обикновено е затворен. Вакуумната помпа се включва за 20 секунди, за да изпомпва газа от сензорната решетка.

Настройка за изпитване на газ за предложената система E-Nose

Стойността1 беше затворена и съпротивлението на сензора беше дадено 60 секунди, за да достигне режим на изследване. Резултатът от класификацията на характеристиката на сензорите се появи на LCD дисплея. Камерата на сензорната решетка беше изключена от прекъсвача за плодови проби и вентилът 1 беше отворен, за да завърти свеж въздух, клапанът 2 беше отворен, така че миризмите да се изпомпват. Камерата беше излъчена с чист въздух в продължение на две минути.

Приложение на електронен нос:

Медицинска диагностика и мониторинг на здравето
Мониторинг на околната среда
Приложение в хранителната промишленост
Откриване на взривно вещество
Космически приложения (НАСА)
Изследователска и развойна промишленост
Лаборатории за контрол на качеството
Технологичен и производствен отдел
Откриване на миризми на лекарства
Откриване на вредни бактерии

Надявам се сега да имате представа за това как работи електронният нос. ако има някакви запитвания по тази концепция или по електрически и електронен проект моля, оставете раздела за коментари по-долу.

Снимка: