本发明专利技术公开了一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统及方法，其特征在于，包括工控机、分析仪以及采样器组成，其中，采样器根据检测场景选择插针式采样器或多通道采样器；插针式采样器或多通道采样器连接分析仪，分析仪连接工控机；外部电源为分析仪以及工控机供电，分析仪为插针式采样器或多通道采样器供电。本发明专利技术提出了一种可应用于多场景的机器嗅觉系统，具有微量样品检测与连续过程的挥发物检测功能，可应用于化学或生物实验室的快速样品检测，或对连续生产过程的产物或副产物监测。本发明专利技术的机器嗅觉系统具有体积小、能耗低、恒温精度高、自动化程度高、检测速度快及使用过程简单的优点。简单的优点。简单的优点。
【技术实现步骤摘要】
应用于多场景的电子鼻气味分析系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种电子鼻气味分析系统及方法，涉及计算机、自动控制、数据分析等领域。
技术介绍
[0002]目前已检索到的关于电子鼻仪器的公开专利有：于2013年12月18日公开的、公开号为CN103454335A的专利技术专利申请，其公开了一种多通道集成嗅觉模拟仪器和生物发酵过程在线分析方法(下文简称现有专利一)；于2010年08月18日公开的、公开号为CN101806763A的专利技术专利申请，其公开了一种嗅觉模拟仪器和多种气味定性定量同时分析方法(下文简称现有专利二)。
[0003]在现有专利一所公开的技术方案中：特点之一，将气敏传感器阵列及其气敏传感器阵列恒温工作室、多通道发酵尾气精密自动进样系统、计算机控制与分析系统集成在一个测试箱内。特点之二是，多个二位二通电磁阀实现多路发酵尾气之间、发酵尾气、洁净空气与环境空气之间和6000毫升/分钟与500毫升/分钟流量之间的自动切换。特点之三是，实现对多达5个生物发酵过程即5个发酵罐的同时在线检测与分析。特点之四是，嗅觉模拟仪器内部设置精密节流阀和稳压阀，对气体具有稳压和稳流能力。特点之五是，嗅觉模拟仪器与多个发酵罐之间即插即用，操作简便，多生物发酵过程实现检测与分析过程自动化、网络化和可视化。
[0004]在现有专利二所公开的技术方案中：特点之一是，仪器由测试箱、顶空气体发生装置、计算机、洁净空气瓶所组成。特点之二是，气敏传感器阵列工作室、被测样品与顶空挥发气恒温温度为55
±
0.1℃，恒温过程只加热，不制冷，顶空挥发气容积为180毫升。特点之三是，气体顶空采样由测试箱的微型真空泵、电磁阀、节流阀、进样针、自动进样升降装置和计算机在5秒钟内自动完成。特点之四是，进样针孔直接与气敏传感器阵列工作室进气孔相通。特点之五是，多种气味定性定量同时分析方法由结构化的神经网络模块实现。
[0005]但现有专利一以及现有专利二存在以下问题：
[0006]1)现有专利一以及现有专利二提到的电子鼻仪器分别应用于不同的应用场景：现场的单次检测和连续在线的循环检测，不能解决同时应用于多场景的需求；
[0007]2)现有专利一以及现有专利二中的电子鼻仪器过大，不方便携带，限制了使用场景；
[0008]3)现有专利二中提及的自动采样装置固定在主机上，无法灵活应用；
[0009]4)现有专利一以及现有专利二均未实现对传感器恒温腔的有效控制；
[0010]5)现有专利一以及现有专利二未考虑恒压对自动采样的影响。
技术实现思路
[0011]本专利技术的目的是：设计更加便携小型的主机、自动离线采集器以及多路连续采样器，以实现针对不同场景的通用性。
[0012]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统，其特征在于，包括工控机、分析仪以及采样器组成，其中，采样器根据检测场景选择插针式采样器或多通道采样器；插针式采样器或多通道采样器连接分析仪，分析仪连接工控机；外部电源为分析仪以及工控机供电，分析仪为插针式采样器或多通道采样器供电；
[0013]分析仪包括分析仪外壳，分析仪外壳内设有恒温腔，恒温腔内设有传感器工作腔；恒温腔的壁包括外壁以及内壁，在外壁与内壁之间填充保温材料从而形成保温材料层；在恒温腔内设有恒温调节部件，恒温调节部件与设于分析仪外壳内的集成控制电路板相连；传感器工作腔包括传感器工作腔基座，传感器工作腔基座上设有多个传感器安装插座，传感器安装插座与集成控制电路板相连，气敏传感器插在传感器安装插座上，从而形成气敏传感器阵列；传感器工作腔盖扣合固定在传感器工作腔基座上，使得气敏传感器阵列位于传感器工作腔盖与传感器工作腔基座之间的腔体内；分析仪外壳上设有废气排出口、外接采样器插口、采样气路入口、标定气路入口以及清洗气路入口，外接采样器插口与集成控制电路板相连，分析仪通过外接采样器插口连接插针式采样器或多通道采样器；清洗气路入口与采样气路入口使用Y形三通接头汇为一路后连接到传感器工作腔的进气口；传感器工作腔的排气口连接隔膜气泵的进气口，隔膜气泵的排气口直接连接废气排出口；传感器工作腔的进气口还连接标定气路入口；在Y形三通接头与传感器工作腔的进气口之间的管路上、标定气路入口与传感器工作腔的进气口之间的管路上以及废气排出口与传感器工作腔的排气口之间管路上分别设有一个电磁阀，电磁阀及隔膜气泵与集成控制电路板相连。
[0014]优选地，所述恒温腔为圆形盒状结构，其整体厚为10mm，所述外壁以及所述内壁的厚度均为1mm。
[0015]优选地，所述恒温调节部件包括位于所述传感器工作腔上方的有功率可调加热片以及风扇。
[0016]优选地，所述气敏传感器阵列为环形或矩形。
[0017]优选地，所述分析仪外壳上还设有散热孔、数据连接插口、电源开关以及电源插口，数据连接插口、电源开关以及电源插口与所述集成控制电路板相连，所述分析仪通过数据连接插口连接所述工控机，通过电源插口连接所述外部电源。
[0018]优选地，所述插针式采样器包括塑料外壳，塑料外壳上设有用于与所述分析仪相连的航空插头；塑料外壳前方开口，用于取放采样瓶；采样瓶放置在工装底板上，工装底板与采样瓶之间设有加热耦合器；工装底板上设有导向柱以及推板电机，升降推板与推板电机的运动端固定连接，升降推板通过直线轴承套在导向柱上；升降推板前部设有注射头固定件以及位于注射头固定件两侧的直线轴承；采样针头设于注射头固定件上，且通过气管连接所述分析仪的采样气路入口；直线轴承套在弹簧导向柱上，位于升降推杆下方的弹簧导向柱上安装有弹簧，弹簧导向柱的端部设有止推板。
[0019]优选地，所述采样瓶内部设有保温材料，采样瓶顶部有圆孔，用于所述采样针头的插入。
[0020]本专利技术还公开了一种上述的电子鼻气味分析系统的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：样品中的气味物质被输送到上述的电子鼻气味分析系统的气敏传感器阵列中并与其上的活性材料反应，导致气敏传感器阵列的电导性质发生改变，上述的电子鼻气味分析系统采集该电信号，对该电信号进行预处理和模式识别，最终对气味物质的归属进
行分析。
[0021]优选地，对于单次检索所获得的非连续性数据，采用以下任意一种数据处理方法进行模式识别：基于主成分分析PCA、线性判别分析LDA或二次判别分析QDA实现的降维分析算法；基于偏最小二乘法回归PLSR或神经网络BP实现的定量分析方法；基于K邻近分析KNN实现的定性分析方法；聚类算法，计算方法包括欧式距离、闵氏距离、马氏距离，并在最后的分类树状图中依据自己的分类需求确定分类结果。
[0022]优选地，对于获得连续数据，计算获得稳态电阻变化率，基于稳态电阻变化率判断生物发酵过程验证是否正常，并使用神经网络进行定性定量分析。
[0023]本专利技术提出了一种可应用于多场景的机器嗅觉系统，具有微量样品检测与连续过程的挥发物检测功能，可应用于化学或生物实验室的快速样品检测，或对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统，其特征在于，包括工控机、分析仪以及采样器组成，其中，采样器根据检测场景选择插针式采样器或多通道采样器；插针式采样器或多通道采样器连接分析仪，分析仪连接工控机；外部电源为分析仪以及工控机供电，分析仪为插针式采样器或多通道采样器供电；分析仪包括分析仪外壳，分析仪外壳内设有恒温腔，恒温腔内设有传感器工作腔；恒温腔的壁包括外壁以及内壁，在外壁与内壁之间填充保温材料从而形成保温材料层；在恒温腔内设有恒温调节部件，恒温调节部件与设于分析仪外壳内的集成控制电路板相连；传感器工作腔包括传感器工作腔基座，传感器工作腔基座上设有多个传感器安装插座，传感器安装插座与集成控制电路板相连，气敏传感器插在传感器安装插座上，从而形成气敏传感器阵列；传感器工作腔盖扣合固定在传感器工作腔基座上，使得气敏传感器阵列位于传感器工作腔盖与传感器工作腔基座之间的腔体内；分析仪外壳上设有废气排出口、外接采样器插口、采样气路入口、标定气路入口以及清洗气路入口，外接采样器插口与集成控制电路板相连，分析仪通过外接采样器插口连接插针式采样器或多通道采样器；清洗气路入口与采样气路入口使用Y形三通接头汇为一路后连接到传感器工作腔的进气口；传感器工作腔的排气口连接隔膜气泵的进气口，隔膜气泵的排气口直接连接废气排出口；传感器工作腔的进气口还连接标定气路入口；在Y形三通接头与传感器工作腔的进气口之间的管路上、标定气路入口与传感器工作腔的进气口之间的管路上以及废气排出口与传感器工作腔的排气口之间管路上分别设有一个电磁阀，电磁阀及隔膜气泵与集成控制电路板相连。2.如权利要求1所述的一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统，其特征在于，所述恒温腔为圆形盒状结构，其整体厚为10mm，所述外壁以及所述内壁的厚度均为1mm。3.如权利要求1所述的一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统，其特征在于，所述恒温调节部件包括位于所述传感器工作腔上方的有功率可调加热片以及风扇。4.如权利要求1所述的一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统，其特征在于，所述气敏传感器阵列为环形或矩形。5.如权利要求1所述的一种应用于多场景的电子鼻气味分析系统，其特征在于，所述分析仪外壳上还设有散热孔、数据连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：周梅杰，窦博珍，范宇昊，侯杰，
申请(专利权)人：上海机器人产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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