Ievads:
Elektroniskais deguns ir ierīce, kas smaržu uztver efektīvāk nekā cilvēka oža. Elektroniskais deguns sastāv no ķīmiskās noteikšanas mehānisma. Elektroniskais deguns ir inteliģenta sensora ierīce, kas izmanto virkni gāzes sensoru, kas selektīvi pārklājas, kā arī modeļa reorganizācijas komponentu. Tagad elektroniskie deguni katru dienu ir devuši ārēju labumu komerciālo nozaru, lauksaimniecības, biomedicīnas, kosmētikas, vides, pārtikas, ūdens un dažādu zinātnisko pētījumu jomu patiesībai. Elektroniskais deguns atklāj bīstamo vai indīgo gāzi, kas nav iespējama cilvēka sniffers.
Elektroniskais deguns
Smaržas sastāv no molekulām, kurām ir noteikts izmērs un forma. Katrai no šīm molekulām cilvēka degunā ir atbilstoša izmēra un formas receptors. Kad noteikts receptors saņem molekulu, tas nosūta signālu smadzenēm, un smadzenes identificē ar konkrēto molekulu saistīto smaku. Elektroniskie deguni darbojas līdzīgi kā cilvēki. Elektroniskais deguns izmanto sensorus kā receptoru. Kad noteikts sensors saņem molekulas, tas pārraida signālu uz programmu apstrādei, nevis uz smadzenēm.
Elektroniskais deguna darbības princips:
Elektroniskais deguns tika izstrādāts, lai atdarinātu cilvēka ošanu, kuras funkcijas nav atsevišķs mehānisms, t.i., smarža vai garša tiek uztverta kā globāla pirkstu nospiedums. Būtībā instruments sastāv no sensoru masīva, modeļa reorganizācijas moduļiem un laukuma paraugu ņemšanas, lai ģenerētu signālu modeli, ko izmanto smaržu raksturošanai. Elektroniskais deguns sastāv no trim galvenajām daļām, kas ir detektēšanas sistēma, skaitļošanas sistēma, paraugu piegādes sistēma.
Elektroniskā deguna bloka diagramma
Paraugu piegādes sistēma: Paraugu piegādes sistēma ļauj ģenerēt parauga vai gaistošo savienojumu brīvo telpu, kas ir analizētā frakcija. Tad sistēma nosūta šo galvas vietu elektroniskā deguna noteikšanas sistēmā.
Noteikšanas sistēma: Detektoru reaktīvā daļa ir detektoru sistēma, kas sastāv no sensoru grupas. Saskaroties ar gaistošiem savienojumiem, sensori reaģē, izraisot izmaiņas elektriskajās īpašībās.
Datoru sistēma: Lielākajā daļā elektronisko degunu katrs sensors ir jutīgs pret visām molekulām to īpašajā veidā. Tomēr bioelektriskajos degunos tiek izmantoti receptoru proteīni, kas reaģē uz specifiskām smakas molekulām. Lielākajā daļā elektronisko degunu tiek izmantoti sensoru bloki, kas reaģē uz gaistošiem savienojumiem. Ikreiz, kad sensori izjūt jebkādu smaku, tiek ierakstīta īpaša atbilde, ka signāls tiek pārraidīts digitālajā vērtībā.
Elektroniskajā degunā biežāk izmantotie sensori
Metāla oksīda pusvadītājs (MOSFET)
Polimēru vadīšana
Kvarca kristāla mikrobalance
Pjezoelektriskie sensori
Metāla oksīda sensori
Metāla oksīda pusvadītāju sensors:
Tas tiek izmantots pārslēgšana vai pastiprināšana elektroniskie signāli. MOSFET darbības princips ir tāds, ka molekulas, kas nonāk sensora zonā, tiks uzlādētas pozitīvi vai negatīvi, kas tieši ietekmē MOSFET iekšējo elektrisko lauku.
Metāla oksīda sensori: (MOS)
Šis sensors ir balstīts uz gāzes molekulu adsorbciju, lai izraisītu vadītspējas izmaiņas. Šīs vadītspējas izmaiņas ir adsorbēto gaistošu organisko savienojumu daudzuma mērs.
Pjezoelektriskie sensori:
Gāzes adsorbcija uz polimēra virsmas noved pie masas izmaiņām uz sensora virsmas. Tas savukārt rada kristāla rezonanses frekvences izmaiņas.
Kvarca kristāla mikrobalance:
Tas ir veids, kā izmērīt masu uz laukuma vienību, mērot kristāla rezonatora frekvences izmaiņas. To var saglabāt datu bāzē.
Vadošie polimēri:
Vadoši polimēru gāzes sensori darbojas, pamatojoties uz elektriskās pretestības izmaiņām, ko izraisa gāzu adsorbcija uz sensora virsmas.
Elektronisko degunu datu analīze:
Lai to nodrošinātu, ir jāanalizē un jāinterpretē elektroniskā deguna sensoru radītā digitālā izeja. Ir trīs galvenie komerciāli pieejamo paņēmienu veidi.
- Grafiskā analīze
- Daudzdimensiju datu analīze
- Tīkla analīze
Datu analīze elektroniskajam degunam
Izmantotās metodes izvēle ir atkarīga no pieejamajiem sensoru ievadītajiem datiem.
Vienkāršākā datu samazināšanas forma ir grafiskā analīze, kas noder, lai salīdzinātu nezināmu analītiķu paraugus vai salīdzinātu smaržu identifikācijas elementus salīdzinājumā ar zināmiem avotiem atsauces bibliotēkās.
Daudzdimensiju datu analīze ģenerē apmācītu vai neapmācītu paņēmienu datu analīzes metožu kopumu. Nemācītie paņēmieni tiek izmantoti, ja iepriekš nav izveidota zināmu paraugu datu bāze. Vienkāršākā un visplašāk izmantotā neapmācītā MDA tehnika ir pamatkomponentu analīze. Elektroniskā deguna datu analīze MDA ir ļoti noderīga, ja sensoriem ir daļēja pārklājuma jutība pret atsevišķiem savienojumiem, kas atrodas paraugu maisītājā. PCA ir visnoderīgākā, ja nav pieejams zināms paraugs.
Neironu tīkls ir vispazīstamākais un atvasinātākais analīzes paņēmiens, kas tiek izmantots statistikas programmatūras paketēs komerciāli pieejamam elektroniskam degunam.
Elektronisko deguna sistēmu piemēri augļu smaržas noteikšanai:
Elektroniskā deguna sistēma
Piedāvātā elektroniskā deguna sistēma tika pārbaudīta ar trīs augļu, proti, citrona, banāna, ličija, smaržām. Smakas sagatavoja, ievietojot augļu paraugu drupinātājos, kas noslēgti ar vāku. 8051 tika iestatīts testa vai apmācības režīmā. Ja sistēma ir apmācības režīmā, sensora vērtība tiek parādīta LCD. Ja sistēma ir testēšanas režīmā, mērķa augļa klasifikācijas rezultāts tiek parādīts LCD. Sensora bloks gāzi saņem caur Valve1, kas parasti ir aizvērts. Vakuuma sūknis tiek ieslēgts 20 sekundes, lai izsūknētu gāzi no sensoru bloka.
Gāzes pārbaudes iestatīšana ierosinātajai E-Nose sistēmai
Vērtība1 tika aizvērta un sensora pretestība tika piešķirta 60 sekundes, lai sasniegtu pētījuma stāvokļa režīmu. Sensoru raksturīgās vērtības klasifikācijas rezultāts parādījās LCD. Sensora bloku kamera tika atvienota no augļu paraugu atdalītāja un vārsts1 tika atvērts, lai ieslēgtu svaigu gaisu, vārsts 2 tika atvērts tā, lai smakas tiktu izsūknētas. Kameru divas minūtes izvēdināja ar svaigu gaisu.
Elektroniskā deguna pielietojums:
- Medicīniskā diagnostika un veselības uzraudzība
- Vides monitorings
- Pielietojums pārtikas rūpniecībā
- Sprāgstvielas noteikšana
- Kosmosa lietojumi (NASA)
- Pētniecības un attīstības nozares
- Kvalitātes kontroles laboratorijas
- Procesu un ražošanas nodaļa
- Zāļu smaku noteikšana
- Kaitīgu baktēriju noteikšana
Es ceru, ka tagad jums ir ideja par to, kā darbojas elektroniskais deguns. ja ir kādi jautājumi par šo koncepciju vai par elektrisko un elektroniskais projekts lūdzu, atstājiet komentāru sadaļu zemāk.
Fotoattēlu kredīts:
- Elektroniskais deguns pa zinātniski
- Elektroniskā deguna bloka diagramma izcelsme-ars.els-cdn
- Elektroniskā deguna sistēma mdpi
