[发明专利]一种用于液体样品的智能化学分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及通常称作电子舌的检测器，更具体的说，涉及一种基于电化学检测、用于区分液体样品整体性质差异的智能化学分析系统。

背景技术

人工智能味觉系统模拟生物体感受味觉的机制，通过传感器阵列(相当于生物系统中的舌头)感受不同的化学物质，采集各种不同的信号信息输入电脑。电脑代替了生物系统中的大脑功能，通过软件进行分析处理，区分辨识不同性质物质的整体特征。传感器阵列中每个独立的传感器具有交互敏感作用，并非只感受一个化学物质，而是感受一类化学物质，在感受某类特定的化学物质的同时，还感受一部分其它性质的化学物质，这一特征特别适用于样品的无损、实时、快速、整体特征智能检测以及整体质量品质特征分析，产品真伪辨识等方面的应用。

日本九州大学的Kiyoshi Toko教授课题组以PVC薄膜修饰脂质体的人工味觉传感器系统由于采用修饰型电位传感器组成传感器阵列，采集传感器的电势信号作为检测信号。这就不可避免的存在着电位型传感器响应信号信噪比低，传感器修饰制作困难，使用寿命短等缺陷。

瑞典大学的Ingemar研究小组成功开发的基于金属裸电极和伏安法的电子舌系统采用了非修饰金属裸电极作为传感器组成传感器阵列，伏安法作为检测方法。伏安法解决了电位型传感器信噪比低的问题，非修饰金属裸电极传感器也解决了修饰电极制作困难和使用寿命的问题。但是，这种电子舌系统同时也存在对非氧化还原组分体系响应比较弱、后端数据处理方法复杂、提取有用信息相对比较困难等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于液体样品的智能化学分析系统，它具有响应信号强、信号稳定，信噪音比高，信息量丰富、分辨率高、易于操作等特点。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种用于液体样品的智能化学分析系统，包括：传感器阵列，由工作电极、辅助电极和参比电极组成；信号激励采集装置，包括单片机和恒电位仪，它将预定的激发脉冲序列加到辅助电极，同时采集工作电极产生的响应信号；智能分析单元，包括信号激励采集装置上位机和数据智能分析软件；其特征在于：所述的信号激励采集装置为多频脉冲信号激励采集装置，能产生多频率段的大幅脉冲电势；其动作步骤如下：1.通过单片机控制DAC数/模转换模块，激励信号输入恒电位仪后加至辅助电极；2.工作电极产生的电流由程控电流跟随器转换为电压信号，进入反相放大器；3.由低通滤波去除信号中的噪声，输入ADC模/数转换模块转换成数字量反馈给单片机。

进一步地，本发明智能分析单元中的数据智能分析软件集成有主成分分析，主成分回归，偏最小二乘法，神经网络，简单优劣判别法等各种多元统计分析方法。

更进一步地，本发明传感器阵列的工作电极由铜，金，镉，钛，镍，钨，或它们的合金中的一种或多种组成。

本发明的硬件部分通过端口连接。

本发明由于采用多频脉冲伏安法为信号激发采集模式，相比现有技术响应信号强，信噪音比高，信息量更丰富；同时采用了适合其自身数据结构特点使用的，方便、智能化的智能分析软件，用户可以通过傻瓜式的操作界面，通过简单的鼠标点击，实现复杂的智能系统的操作，得到简洁明了的结果。特别适用于酒、茶等饮料样品的无损、实时、快速、整体特征智能检测以及整体质量品质特征分析，可有效地对企业生产过程中各个环节进行质量控制，还可用于产品真伪辨识等方面。

附图说明

图1为本发明的一种典型装置；

图2为本发明中的一种传感器阵列装置；

图3为本发明中的一种信号激励采集装置系统结构框图；

图4为本发明的一种多频脉冲信号激发和采集信号示意图；

图5为本发明对赤霞珠干红葡萄酒的区分辨识结果图；

图6为本发明对白酒风味的区分辨识结果图；

图7为本发明对龙井茶品质质量的区分辨识结果图；

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的典型装置包括传感器阵列1，多频脉冲信号激励采集装置2和智能分析单元3。传感器阵列1浸入样品液体中。