压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统技术方案

本发明专利技术涉及压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统，包括气敏传感器单元、气流控制机构及控制单元，所述气流控制机构设有用于富集被测气体挥发物的气室，所述气敏传感器单元设置在所述气室内；所述控制单元分别与气敏传感器单元、气流控制机构连接，气室内的气压受控于控制单元。本发明专利技术将气室内的被测气体控制在2个标准大气压以上，提高了待检测的互益素等气体挥发性物质与气敏传感器反应部件的接触反应浓度，降低了电子鼻系统对气敏传感器灵敏度的要求，增加了气敏传感器的可选择性，降低了成本，解决了传统电子鼻系统因互益素等气体挥发性物质浓度低需要采用ppb级气敏传感器从而造价昂贵的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统，包括气敏传感器单元、气流控制机构及控制单元，所述气流控制机构设有用于富集被测气体挥发物的气室，所述气敏传感器单元设置在所述气室内；所述控制单元分别与气敏传感器单元、气流控制机构连接，气室内的气压受控于控制单元。本专利技术将气室内的被测气体控制在2个标准大气压以上，提高了待检测的互益素等气体挥发性物质与气敏传感器反应部件的接触反应浓度，降低了电子鼻系统对气敏传感器灵敏度的要求，增加了气敏传感器的可选择性，降低了成本，解决了传统电子鼻系统因互益素等气体挥发性物质浓度低需要采用ppb级气敏传感器从而造价昂贵的技术问题。【专利说明】压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统
本专利技术涉及电子鼻探测技术，具体涉及压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统。
技术介绍
虫害在我国的发生和危害十分频繁和严重，对农作物、园林等方面造成了巨大的损害。例如:我国年均受害的水稻面积1.3?2X 107hm2，约占总种植面积的50%，导致水稻产量损失达10%以上。比治疗更有效的方式是预防，比事后补救更有效的方式是早期治疗。加强虫害发生早期的高效、快速检测研究一直是国内外学者致力研究的问题，至今尚未圆满解决。 目前已有的虫害检测方法有:人工检测、声特征检测、雷达检测、图像识别及光谱监测等。人工检测作为目前主要的虫情信息获取手段，主要通过盘拍、诱集等方法，运用人的感官人工地检测害虫；该方法检测效率低，检测成本高，劳动强度大且受取样优劣的影响大。其他机器检测方法在一定程度上降低了劳动强度，提高了检测效率，但由于虫害发生环境较复杂，受光照强度、害虫的迁移性、遮蔽性等因素影响较大，仍不能满足实际生产的需要。 据科学研究报道，植物在受到害虫的攻击时会释放某些特殊的气体挥发物，通常称作为互益素，用来趋避害虫并引起群体反应，以调节植物、害虫以及其天敌之间的相互关系，达到防御的目的。这为电子鼻在虫害实时监测上的运用提供了可行性。 电子鼻以特定的传感器阵列和模式识别系统快速获取被测样品的整体信息，指示样品的隐含特征。电子鼻系统测量时无需使用溶剂，分析速度快，且便于携带，与人类嗅觉相比，它不受主观因素影响，更客观，在虫害检测上具有广泛的应用前景。但传统的电子鼻系统是针对广泛的气体挥发物设计的，因此通常需要10个或以上的高灵敏度气敏传感器构成传感器阵列，且植物产生的互益素浓度较低，通常需要灵敏度为PPb级的传感器，价格非常昂贵，传感器的选择性小。另一方面，不同温湿度会给电子鼻的检测结果造成较大的影响，因为传统的电子鼻系统不具有温湿度补偿功能。
技术实现思路
本专利技术提供压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统，以解决传统电子鼻系统因互益素浓度低需要采用PPb级气敏传感器从而造价昂贵的技术问题。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统，包括气敏传感器单元、气流控制机构及控制单元，所述气流控制机构设有用于富集被测气体挥发物的气室，所述气敏传感器单元设置在所述气室内；所述控制单元分别与气敏传感器单元、气流控制机构连接，气室内的气压受控于控制单元。 在优选实施例中，所述气室内的气压被控制单元控制在2个标准大气压以上。 在优选实施例中，压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统还包括设置在气室内用于检测气室内气压的气压传感器，所述气压传感器与控制单元连接。 优选地，所述气室设计为球形或为球形封头的圆筒形压力罐，气室外层由钛合金材料制成，气室内层涂有聚四氟乙烯材料。 所述气敏传感器单元优选由对被测气体挥发物最主要成分敏感的气敏传感器组成，以降低电子鼻探测系统对气敏传感器灵感度的要求，节约成本。 优选地，本专利技术电子鼻探测系统具有数据分析功能，所述控制单元根据气敏传感器单元的检测数据，计算出被测气体挥发物的浓度，以此推断出被测物当前所处的状态。 本专利技术压力富集式探测的过程为:进样前，用活性炭过滤器过滤后的空气清洗气室以及气敏传感器；进样时，实时显示经温湿度补偿单元校正后的气敏传感器的输出信号；采样后，当气室内的被测气体达到2个标准大气压以上时停止进样，待气敏传感器响应稳定后，将经过温湿度补偿单元校正后的气敏传感器响应值与经过活性炭过滤器过滤后的气敏传感器响应值的比值存储于存储单元中；计算气敏传感器的平均微分值，对比预先定制的不同气体挥发物浓度的各气敏传感器响应的平均微分标准值，得出被测物当前所处的状态。 本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果: 1、气室内的被测气体控制在2个标准大气压以上，提高了待检测的互益素等气体挥发性物质与气敏传感器反应部件的接触反应浓度，降低了电子鼻系统对气敏传感器灵敏度的要求，增加了气敏传感器的可选择性，降低了成本。 2、由于本专利技术根据对互益素等气体挥发性物质最主要成分的敏感程度进行了传感器的选优，无需像传统电子鼻系统那样通常需要10个或以上的气敏传感器组成阵列来完成对互益素的采集，降低了系统的复杂度和成本。 3、将多个模块安装在一个电子鼻盒体内，以干电池作为电源，避免了常规仪器对插座式电源的依赖，不需要再借助其它任何设备即可独自完成检测工作，携带更加方便，更加适应室外环境实时检测的需要。而且具有数据分析的功能，不需要把采样数据导入电脑进行分析的情况下也能自动完成简单的分析工作，使得操作更加简单。 4、由于本专利技术具有温湿度补偿功能，而温湿度变化是传感器响应值的最大干扰因素，因此本专利技术大大提高了检测结果的精确度。 5、本专利技术采用可移动的数据存数卡作为存储模块的主要部件，因此既可以对检测数据进行记忆，又可以将检测数据导入电脑作进一步分析与识别。 6、本专利技术的气室内层和气管均由对挥发性有机物吸附非常小的聚四氟乙烯材料制成，大大减小了仪器本身对检测结果带来的影响。 7、本专利技术保留了传统电子鼻系统检测速度快、使用方便、性能稳定等优点；相对传统电子鼻系统体积更小，重量更轻，功耗更小，抗干扰能力更强，可实现虫害发生情况的实时监测。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的盒体式封装结构示意图； 图2为图1的内部结构示意图； 图3为气室内部结构示意图； 图4为本专利技术的电路控制原理图； 图5为不同富集压力下MQ-2气敏传感器响应值与气压变化之间的关系图。 【具体实施方式】 下面将结合实施例及附图，对本专利技术做进一步详细介绍，但本专利技术的实施方式不限于此。 参见图1-3，本专利技术压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统主要包括:用于连接和控制气体流通的气流控制机构，用于检测气压的气压传感器403，用于获取被测气体挥发物信息的气敏传感器单元401，用于补偿环境温湿度变化对气敏传感器检测结果带来干扰的温湿度补偿单元402，用于整套电子鼻系统的自动控制与信号处理、显示、按键以及数据存储的嵌入式控制单元3，以及电源模块101、4个按键(开始按键104a、停止按键104b、保存按键104c及分析按键104d)、主板和显示屏102 ;所述气流控制机构、气压传感器、气敏传感器单元、温湿度补偿单元、嵌入式控制单元、电源模块及主板等所有模块均设置在电子鼻盒体I内。 气敏传感器单元401主要由不多于5本文档来自技高网...

【技术保护点】
压力富集式低量气体挥发物电子鼻探测系统，包括气敏传感器单元，其特征在于，还包括气流控制机构及控制单元，所述气流控制机构设有用于富集被测气体挥发物的气室，所述气敏传感器单元设置在所述气室内；所述控制单元分别与气敏传感器单元、气流控制机构连接，气室内的气压受控于控制单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周志艳，徐赛，陆华忠，兰玉彬，罗锡文，陈盛德，闫梦露，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44