Како функционише електронски нос?

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Увод:

Електронски нос је уређај који детектује мирис ефикасније од људског њуха. Електронски нос се састоји од механизма за хемијску детекцију. Електронски нос је интелигентни сензорски уређај који користи низ сензора за гас који се селективно преклапају заједно са компонентом за реорганизацију узорка. Данас електронски носови пружају спољне користи већини комерцијалних индустрија, пољопривреди, биомедицини, козметици, животној средини, храни, води и разним научно-истраживачким областима. Електронски нос открива опасни или отровни гас који није могућ за људе који њушкају.

Електронски нос

Електронски нос



Мириси се састоје од молекула који имају одређену величину и облик. Сваки од ових молекула има одговарајућу величину и облик рецептора у људском носу. Када одређени рецептор прими молекул, он шаље сигнал мозгу и мозак идентификује мирис повезан са одређеним молекулом. Електронски носови раде на сличан начин као и људи. Електронски нос користи сензоре као рецептор. Када одређени сензор прими молекуле, он шаље сигнал програму за обраду, а не мозгу.


Принцип рада електронског носа:

Електронски нос развијен је како би имитирао човеков њух чије функције нису засебан механизам, тј. Мирис или арома се доживљавају као глобални отисак прста. У основи се инструмент састоји од низа сензора, модула за реорганизацију обрасца и узорковања простора главе, како би се генерисао образац сигнала који се користи за карактеризацију мириса. Електронски нос се састоји од три главна дела која су систем за откривање, рачунски систем и систем за достављање узорака.



Електронски дијаграм блокаде носа

Електронски дијаграм блокаде носа

Систем испоруке узорака: Систем за достављање узорка омогућава стварање простора за главу узорка или испарљивих једињења која је анализирана фракција. Систем затим шаље овај простор за главу у систем за детекцију електронског носа.

Систем детекције: Систем за детекцију који се састоји од групе сензора је реактивни део инструмента. Када су у то време у контакту са испарљивим једињењима, сензори реагују узрокујући промене у електричним карактеристикама.

Рачунски систем: У већини електронских носова сваки сензор је осетљив на све молекуле на свој специфичан начин. Међутим, у биоелектричним носевима се користе протеини рецептора који реагују на специфичне молекуле мириса. Већина електронских носова користи сензорске низове који реагују на испарљива једињења. Кад год сензори осете било који мирис, снима се одређени одговор да се сигнал преноси у дигиталну вредност.


Чешће коришћени сензори у електронском носу

Полупроводник металног оксида (МОСФЕТ)

Провођење полимера

Микробаланца од кварцног кристала

Пиезоелектрични сензори

Сензори за метал оксид

Полупроводнички сензор за метал оксид:

Ово се користи за пребацивање или појачавање електронски сигнали. Принцип рада МОСФЕТ-а је да се молекули који уђу у подручје сензора наелектришу позитивно или негативно, што директно утиче на електрично поље унутар МОСФЕТ-а.

Сензори за метал оксид: (МОС)

Овај сензор заснован је на адсорпцији молекула гаса да би изазвао промену проводљивости. Ова промена проводљивости је мера количине адсорбованих испарљивих органских једињења.

Пиезоелектрични сензори:

Адсорпција гаса на површини полимера доводи до промене масе на површини сензора. Ово ће заузврат произвести промену резонантне фреквенције кристала.

Микробаланца од кварцног кристала:

Ово је начин мерења масе по јединици површине мерењем промене фреквенције кристалног резонатора. Ово се може сачувати у бази података.

Провођење полимера:

Проводљиви полимерни сензори за гас раде на основу промене електричног отпора узрокованог адсорпцијом гасова на површину сензора.

Анализа података за електронски нос:

Дигитални излаз генерисан електронским сензорима носа мора се анализирати и протумачити како би се обезбедио. Постоје три главне врсте комерцијално доступних техника.

  • Графичка анализа
  • Мултиваријантна анализа података
  • Анализа мреже
Анализа података за електронски нос

Анализа података за електронски нос

Избор кориштене методе зависи од доступних улазних података сензора.

Најједноставнији облик смањења података је графичка анализа корисна за упоређивање узорака или упоређивање елемената идентификације мириса непознатих аналитичара у односу на оне познатих извора у референтним библиотекама.

Мултиваријантна анализа података генерише скуп техника за анализу података која је обучена или необучена техника. Необучене технике се користе када база података познатих узорака није претходно изграђена. Најједноставнија и најчешће коришћена необучена МДА техника је анализа главних компоненти. Електронска анализа података о носу МДА је веома корисна када сензори имају делимично осетљивост покривања на појединачна једињења присутна у мешалици за узорке. ПЦА је најкориснији када није доступан ниједан познати узорак.

Неуронска мрежа је најпознатија и најизвођенија техника анализе која се користи у статистичким софтверским пакетима за комерцијално доступан електронски нос.

За примере електронски систем носа за откривање мириса воћа:

Електронски систем носа

Електронски систем носа

Предложени електронски систем носа тестиран је са мирисима три воћа, наиме лимуна, банане и личија. Мириси су припремљени стављањем узорка воћа у прекидаче запечаћене поклопцем. 8051 је постављен у режим тестирања или обуке. Ако је систем у режиму тренинга, вредност сензора се приказује на ЛЦД-у. Ако је систем у режиму тестирања, резултат класификације циљног воћа приказује се на ЛЦД-у. Низ сензора доводи гас кроз вентил 1, који је нормално затворен. Вакуумска пумпа је укључена на 20 секунди да би испумпала гас из низа сензора.

Постављање испитивања гаса за предложени систем Е-Носе

Постављање испитивања гаса за предложени систем Е-Носе

Вредност1 је затворена и отпор сензора је дат 60 секунди да достигне режим испитивања. Резултат класификације карактеристичних вредности сензора појавио се на ЛЦД-у. Комора сензорског низа је одвојена од разбијача узорака воћа и вентил1 је отворен за окретање свежег ваздуха, вентил 2 је отворен тако да су мириси испумпани. Комора је два минута прозрачена свежим ваздухом.

Примена електронског носа:

  • Медицинска дијагностика и надзор здравља
  • Мониторинга животне средине
  • Примена у прехрамбеној индустрији
  • Откривање експлозива
  • Свемирске апликације (НАСА)
  • Индустрије истраживања и развоја
  • Лабораторије за контролу квалитета
  • Одељење процеса и производње
  • Откривање мириса лекова
  • Откривање штетних бактерија

Надам се да сада имате идеју о томе како функционише електронски нос. ако постоје нека питања о овом концепту или о електричним и електронски пројекат молимо вас да оставите одељак коментара испод.

Фото кредит: