[发明专利]一种基于仿生嗅觉的土壤养分快速检测装置

摘要

一种基于仿生嗅觉的土壤养分快速检测装置属于土壤养分检测技术；所述装置由吸气系统、排气系统、密闭气室、信号调理电路、嵌入式控制系统和计算机模式识别系统装配构成，通过该装置对土壤所散发的待测气体分子产生敏锐的响应，实现对土壤养分的快速检测，解决目前土壤养分快速检测方法受土壤含水率、土壤质地和土壤粒度影响的弊端，具有土壤养分的快速、准确、无损检测的特点。

主权项

一种基于仿生嗅觉的土壤养分快速检测装置，其特征在于：所述检测装置包括吸气系统(1)、排气系统(2)、密闭气室(3)、信号调理电路(4)、嵌入式控制系统(5)和计算机模式识别系统(6)；①、所述吸气系统(1)由第一净气装置(7)、第二净气装置(8)、通道选择模块(9)、吸气泵(10)及入气导管(11)构成，其中，第一净气装置(7)用于净化待测气体(32)，第二净化装置(8)用于净化空气(33)，第一、二净气装置(7、8)分别与通道选择模块(9)连通，吸气泵(10)分别与通道选择模块(9)和入气导管(11)连通；②、所述排气系统(2)包括排气泵(13)，所述排气泵(13)与排气导管(12)连通，用于排出废气(14)；③、所述密闭气室(3)为正方形或长方形腔体，在正方形或长方形的密闭气室(3)内分别安装细胞传感器阵列(15)、恒温模块(16)、恒湿模块(17)和恒压模块(18)；所述细胞传感器阵列(15)是一种将果蝇离体嗅觉神经细胞培养在拥有n≥16个微电极的MEAs阵列芯片表面而形成的生物‑电子复合传感器阵列，n≥16个微电极构成信号输出总线；④、所述信号调理电路(4)包括相互连通的信号预处理电路(19)和信号采集电路(20)；所述信号预处理电路(19)由n个阻抗匹配电路(34)和n个信号变换电路(35)组成，所述n个阻抗匹配电路(34)的输出端依次一对一的与n个信号变换电路(35)的输入端连接，n个信号变换电路(35)的输出端构成一级传输总线，一级传输总线与信号采集电路(20)的输入端连接，所述信号采集电路(20)由n个采样/保持电路(36)和n个A/D转换电路(37)组成，n个采样/保持电路(36)的输出端与n个A/D转换电路(37)的输入端一对一连接，所述n个A/D转换电路(37)的输出端构成二级传输总线；⑤、所述嵌入式控制系统(5)包括嵌入式处理器(21)、温度控制模块(22)、湿度控制模块(23)、气压控制模块(24)、显示模块(25)、存储单元(26)及通讯接口(27)，所述温度控制模块(22)、湿度控制模块(23)、气压控制模块(24)、显示模块(25)、存储单元(26)及通讯接口(27)分别与嵌入式处理器(21)的I/O连接；⑥、所述计算机模式识别系统(6)由特征取样器(28)、分类识别器(29)和知识库(30)构成，所述分类识别器(29)分别与特征取样器(28)和知识库(30)连接；所述吸气系统(1)的吸气泵(10)与密闭气室(3)连通，所述吸气系统(1)的通道选择模块(9)与嵌入式控制系统(5)的嵌入式处理器(21)I/O连接；所述排气导管(12)将密闭气室(3)与排气系统(2)的排气泵(13)连通；密闭气室(3)的细胞传感器阵列(15)通过信号输出总线与信号调理电路(4)的信号预处理电路(19)连接，信号调理电路(4)的信号采集电路(20)通过二级传输总线与嵌入式控制系统(5)的嵌入式处理器(21)连接；所述嵌入式控制系统(5)的温度控制模块(22)、湿度控制模块(23)和气压控制模块(24)分别与密闭气室(3)的恒温模块(16)、恒湿模块(17)和恒压模块(18)连接，嵌入式控制系统(5)的通讯接口(27)与计算机模式识别系统(6)的特征取样器(28)连接。