广东工业大学：《机器嗅觉概论》课程PPT教学课件（仿生嗅觉原理与应用）第四章 仿生嗅觉系统采样方法及信号调理

仿生嗅觉原理 第四章仿生嗅觉系统采样方法及信号调理 系统及应用 罕4号专食热

第四章 仿生嗅觉系统采样方法及信号调理

内容概要 ●4.1气味的采集 ●4.2气味的预浓缩处理 ●4.3接口电路及信号处理 ●4.4信号预处理 ●4.5传感器漂移及补偿

内容概要 ⚫ 4.1 气味的采集 ⚫ 4.2 气味的预浓缩处理 ⚫ 4.3 接口电路及信号处理 ⚫ 4.4 信号预处理 ⚫ 4.5 传感器漂移及补偿

4.1气味的采样 1.概念：单位时间内将气体采集并将连续信号离散化过程一仿生嗅觉采集。 2.作用：是测量气体类别、浓度及成分等信息并将之转换成相应电信号必要过程。 3.分类： >顶空采集法 >扩散采集法 >渗透采集法 气泡式采集法 >采样袋法

4.1 气味的采样 1.概念：单位时间内将气体采集并将连续信号离散化过程——仿生嗅觉采集。 2.作用：是测量气体类别、浓度及成分等信息并将之转换成相应电信号必要过程。 3.分类： ➢ 顶空采集法 ➢ 扩散采集法 ➢ 渗透采集法 ➢ 气泡式采集法 ➢ 采样袋法

4.1.1顶空采样法 顶空采样法是一种测量置于密封容器中的样本上方的气体组成的气体取样方 法，主要通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中的含量，其 最大优点在于能真实地反映样本的气相组成，其对于样本形态可分为溶液顶空 和固体顶空。 溶液顶空：将样品溶解于适当溶剂中，置顶空瓶中保温密封一定时间，使溶液 在两相中达到气液平衡，定量取气体进样测定，其测量对象如：香精香料、酒 类的采样等。 固体顶空：就是直接将固体样品置于顶空瓶中，在一定温度下保温一定时间 使其在两相中达到气固平衡，定量取气体进样测定。例如对烟草、中药材的质 量评判等

4.1.1 顶空采样法 顶空采样法是一种测量置于密封容器中的样本上方的气体组成的气体取样方 法，主要通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中的含量，其 最大优点在于能真实地反映样本的气相组成，其对于样本形态可分为溶液顶空 和固体顶空。 溶液顶空：将样品溶解于适当溶剂中，置顶空瓶中保温密封一定时间，使溶液 在两相中达到气液平衡，定量取气体进样测定 ，其测量对象如：香精香料、酒 类的采样等。 固体顶空：就是直接将固体样品置于顶空瓶中，在一定温度下保温一定时间， 使其在两相中达到气固平衡，定量取气体进样测定。例如对烟草、中药材的质 量评判等

4.1.1顶空采样法 1.分类 >静态法(Static) >动态法(Dynamic) 静态法：将盛有样本的容器置于低温槽中，待温度恒定后用样本收集器抽取数 毫升样本上方的气体，即可直接注入气味传感器阵列。 动态法：亦称为清晰捕捉法，用惰性气体（如高纯度氮气）不断通过待测样本， 挥发性成分随气流进入捕集器，后者装有固体吸附剂，它能选择性地吸附样本 成分。经过一段时间清洗，挥发性成分富集于吸附剂中，最后将它们瞬间加热 而解吸，并由载气导入气味传感器阵列进行检测分析

4.1.1 顶空采样法 1.分类 ➢静态法（Static） ➢动态法（Dynamic） 静态法：将盛有样本的容器置于低温槽中，待温度恒定后用样本收集器抽取数 毫升样本上方的气体，即可直接注入气味传感器阵列。 动态法：亦称为清晰捕捉法，用惰性气体（如高纯度氮气）不断通过待测样本， 挥发性成分随气流进入捕集器，后者装有固体吸附剂，它能选择性地吸附样本 成分。经过一段时间清洗，挥发性成分富集于吸附剂中，最后将它们瞬间加热 而解吸，并由载气导入气味传感器阵列进行检测分析

4.1.1顶空采样法 2.工作原理 主要通过载气（例如干燥 的空气)由进气口流入，将 螺线阀 液体表面的饱和气体传送到 载气（千燥空气） 传感器 传感器。螺线阀交替地开关 入口 出口 橡胶塞子 顶部空间 以导入纯净载气和导出顶空 针式注射器 小瓶 样本气体，同时传感器的输 液体样本 出变化被记录下来，具体如 图4.1顶空采样法的原理图 右图4.1所示

4.1.1 顶空采样法 2.工作原理 主要通过载气（例如干燥 的空气）由进气口流入，将 液体表面的饱和气体传送到 传感器。螺线阀交替地开关 以导入纯净载气和导出顶空 样本气体，同时传感器的输 出变化被记录下来，具体如 右图4.1所示

4.1.1顶空采样法 三维自动采样平台 3.顶空法采集系统 图4.3详细表示了一个顶空 螺线阀 传感器单元 排气装置 采样气体传感系统的结构实 质里流 控制阙 例。干燥空气经过一个质量 石英晶振电路 流控制阀(mass flow 密封 橡胶塞 b 针式注射器 controller,MFC)传送到样 频率计数器 本瓶中。MFC用于精确控制 干燥的空气 样本 样本 计算机 载气的流速，使载气流速不 抽水机 受样本气体的影响。 水循环 图4.3采用自动采样平台的顶空测量系统

4.1.1 顶空采样法 3.顶空法采集系统 图4.3详细表示了一个顶空 采样气体传感系统的结构实 例。干燥空气经过一个质量 流控制阀（mass flow controller, MFC）传送到样 本瓶中。MFC用于精确控制 载气的流速，使载气流速不 受样本气体的影响

4.1.1顶空采样法 3.顶空法采集系统 传感器单元是气味处理系统最 流动方向 流动方向 重要的部分，它的结构决定响应 时间，不同结构的传感器测量室 00 传感器1 对样品测量影响很大，图4.4分 传5器1传感器2传感器3 9 传5器2 传5器3 别给出了(a)多截面测量室以 a 及(b)同截面测量室。 (b) 图4.4两种简单的澳量室结构

4.1.1 顶空采样法 3.顶空法采集系统 传感器单元是气味处理系统最 重要的部分，它的结构决定响应 时间，不同结构的传感器测量室 对样品测量影响很大，图4.4分 别给出了（a）多截面测量室以 及(b)同截面测量室

4.1.2扩散采样法 1.工作原理 扩散采样法是利用气体自然向四处传播的特性采集目标气体的一种采样方法。扩 散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器，而无需物理和化学变换，可以为传感 器提供一种速度可控的稳定气流。 根据其采集方法的特性（利用气体向四处扩散即分子运动特性)，其一般适用于 低浓度的气体

4.1.2 扩散采样法 1.工作原理 扩散采样法是利用气体自然向四处传播的特性采集目标气体的一种采样方法。扩 散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器，而无需物理和化学变换，可以为传感 器提供一种速度可控的稳定气流。 根据其采集方法的特性（利用气体向四处扩散即分子运动特性），其一般适用于 低浓度的气体

4.1.2扩散采样法 1.工作原理 扩散采样法通常利用一个 输出混合气体 蓄液池外加净化空气，控制 其温度及空气流速来对气体 扩散管 蓄液池 进行测量，典型原理图如图 4.5所示。 争化气体 液体 图4.5扩散采样法的设备原理图

4.1.2 扩散采样法 1.工作原理 扩散采样法通常利用一个 蓄液池外加净化空气，控制 其温度及空气流速来对气体 进行测量，典型原理图如图 4.5所示