[发明专利]一种电子鼻时空气味信息的仿生检测装置及方法

权利要求书

1.一种电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：包括仿生气室、气敏传感器和控制模块；

仿生气室包括进气接头、出气接头、管体和透气膜/半透膜；管体两端封住；进气接头和出气接头分别安装在管体的两端，并与管体的管腔连通；管体包括S形管道和反S形管道；S形管道的管口与反S形管道的管口固定并连通，使S形管道的管腔与反S形管道的管腔连通构成气路；所述的S形管道和反S形管道为多个，间隔连接，多个S形管道和反S形管道依次连接以构成更长的气路；相连的S形管道和反S形管道，在连接处的管口上覆盖有透气膜/半透膜，透气膜/半透膜将该S形管道的管腔和反S形管道的管腔隔开；在S形管道和反S形管道的管壁上开有安装孔，气敏传感器安装在安装孔中，气敏传感器的传感部位伸入S形管道和反S形管道的管腔中；安装在S形管道和反S形管道上的气敏传感器构成传感阵列；

控制模块包括处理模块、工作温度调制模块和传感阵列信号采集模块；处理模块与工作温度调制模块和传感阵列信号采集模块连接；传感阵列信号采集模块与气敏传感器连接；工作温度调制模块与MOS型气敏传感器匹配，所述的气敏传感器为MOS型气敏传感器时，工作温度调制模块与MOS型气敏传感器连接，可对MOS型气敏传感器进行工作温度调制。

2.根据权利要求1所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：所述的工作温度调制模块包括数模转换器、电压跟随器和功率放大模块；传感阵列信号采集模块包括四号电阻、五号电阻、六号电阻、仪表放大器和模数转换器；处理模块、数模转换器、电压跟随器、功率放大模块依次连接；MOS型气敏传感器的加热电阻与功率放大模块连接；MOS型气敏传感器的敏感电阻与四号电阻、五号电阻、六号电阻构成惠斯通电桥，惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器、处理模块依次连接；

处理模块的嵌入式程序预设多种温度调制驱动信号，温度调制驱动信号经过数模转换器转换成模拟信号，再通过电压跟随器，由功率放大模块功率放大后输给加热电阻，可实现工作温度调制；惠斯通电桥输出电压通过仪表放大器放大，并转换成单极信号，再由模数转换器转换成数字信号给处理模块。

3.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：所述的管体包括封头；管体两端用封头封住。

4.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：还包括气体采样泵和排废泵，采样泵和排废泵与控制模块连接；进气接头与气体采样泵连接，出气接头与排废泵连接。

5.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：所述的气敏传感阵列包含多种原理和类型构建的混合传感阵列。

6.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：所述的处理模块可采用单片机或者微处理器。

7.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：所述的功率放大模块由达林顿管构成，或者采用集成芯片。

8.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：所述的电压跟随器由运算放大器构成。

9.根据权利要求1或2所述的电子鼻时空气味信息的仿生检测装置，其特征在于：如果某些安装孔无需安装气敏传感器，可以用的塞头堵住这些安装孔。

10.一种电子鼻时空气味信息的仿生检测方法，其特征在于：采用权利要求1～9任一权利要求所述的仿生检测装置；气味通过进气接头进入仿生气室，然后依次流过各管道，最后从出气接头排出；混合气味中的不同气体分子在流过透气膜/半透膜时在透气膜/半透膜中进行扩散，不同气体分子在气相和透气膜/半透膜中扩散传输率不同，导致它们在气路中不同位置存在组分和浓度差异，通过不同位置的气敏传感器获取其对应的差异性信号，即反映气味在仿生气室中传播的空间信息；工作温度调制模块不断改变气敏传感器加热电压幅值与频率来调制其工作温度，从而改变气敏传感器对不同气味成分的敏感度和选择性，形成一种对复杂气味内不同成分的扫描式响应过程，即可获取阵列中不同传感器丰富的时间序列信号；空间信息和时间序列信号构成气味时空信息；传感阵列信号采集模块获取传感阵列中不同传感器的气味时空信息；控制模块将传感阵列中的气味时空信息上传并保存至上位机。