本發(fā)明涉及一種用于農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的可拆裝編寫(xiě)電子鼻，屬于農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域，電子鼻的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其利用具有交叉敏感性的氣敏傳感器獲取樣品的“指紋”信息來(lái)進(jìn)行識(shí)別和量化待測(cè)樣品的揮發(fā)氣體。而現(xiàn)階段，應(yīng)用較多的電子鼻往往為臺(tái)式設(shè)備，體積龐大，不易攜帶且需要依靠pc機(jī)進(jìn)行模式識(shí)別算法的運(yùn)算，在移動(dòng)環(huán)境的農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)應(yīng)用中，往往需要現(xiàn)場(chǎng)采集相關(guān)氣體信息數(shù)據(jù)然后再利用pc機(jī)進(jìn)行處理，不具有現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的能力。

目前，已有很多學(xué)者致力于開(kāi)發(fā)適用于農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的電子鼻系統(tǒng)，也基本實(shí)現(xiàn)了其既定目標(biāo)。然而，其所開(kāi)發(fā)的電子鼻系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中或多或少存在些問(wèn)題，影響其實(shí)用性，需要人們對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

現(xiàn)有的電子鼻中，如發(fā)明專利申請(qǐng)（cn103424433a），“一種用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)的遠(yuǎn)程無(wú)線電子鼻系統(tǒng)”，其利用gprs模塊建立了下位機(jī)氣體信息采集系統(tǒng)和上位機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的通訊，雖然可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，在實(shí)驗(yàn)室中利用pc機(jī)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。然而對(duì)于一個(gè)新的檢測(cè)環(huán)境，需要重新架設(shè)氣體信息采集系統(tǒng)，且gprs是一種收費(fèi)通訊方式，在后期的使用中會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用，且gprs模塊長(zhǎng)期置于復(fù)雜環(huán)境以縮短其壽命，在農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)領(lǐng)域具有一定的局限性。因此具有獨(dú)立運(yùn)算能力的嵌入式便攜電子鼻在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中具有更好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。而發(fā)明專利申請(qǐng)（cn101226166a）與發(fā)明專利申請(qǐng)（cn103728348a）所分別公開(kāi)的可脫離pc機(jī)獨(dú)立工作的便攜式電子鼻均采用顯示面積小的led或lcd顯示屏來(lái)顯示檢測(cè)過(guò)程中的信息，信息結(jié)構(gòu)單一，且采用大量機(jī)械按鍵，不僅增加了硬件電路的復(fù)雜程度，同時(shí)不具備很好的穩(wěn)定性。同時(shí)上述兩個(gè)專利申請(qǐng)一體化了氣味采樣模塊與信號(hào)模塊，使得對(duì)于不同的應(yīng)用對(duì)象，不能很方便的采用不同的傳感器陣列進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，在一定程度上限制了電子鼻檢測(cè)對(duì)象的范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種體積小、實(shí)時(shí)性好、適用范圍廣、具有良好信息顯示功能的用于農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的可拆裝便攜電子鼻。

一種用于農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的可拆裝便攜電子鼻，包括可拆裝便攜氣味采樣器和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)；可拆裝便攜氣味采樣器由傳感器陣列、小型管式氣室、采樣執(zhí)行器和采樣器外殼組成；信號(hào)處理與控制系統(tǒng)分為嵌入式數(shù)字處理系統(tǒng)和觸控顯示系統(tǒng)：嵌入式數(shù)字處理系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)處理器dsp、氣路控制模塊和信號(hào)處理電路；觸控顯示系統(tǒng)由具有觸摸功能的tft彩色液晶屏及人機(jī)交互界面組成；可拆裝便攜氣味采樣器通過(guò)航空接頭與信號(hào)處理與控制系統(tǒng)連接。

所述小型管式氣室為一材質(zhì)為特氟龍的直方柱，其內(nèi)部開(kāi)有一圓柱形氣道；所述的小型管式氣室的表面開(kāi)有多個(gè)圓通槽；所述小型管式氣室的一端開(kāi)有進(jìn)氣口，一端開(kāi)有出氣口。

所述嵌入式數(shù)字處理系統(tǒng)采用的數(shù)字信號(hào)處理器dsp為ti公司生產(chǎn)的tms320f28335處理器，通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣、軟件濾波、信號(hào)預(yù)處理、特征提取、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)發(fā)送操作。

所述人機(jī)交互界面通過(guò)所述tft彩色液晶屏上的rs232接口與tms320f28335的spi口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每次傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，將氣味采樣器和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)相分離，并通過(guò)航空接頭連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，針對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象，通過(guò)篩選特定的傳感器陣列可有效提高電子鼻檢測(cè)效果。因此分離設(shè)計(jì)更易于傳感器陣列更換，也減少了傳感器更換造成檢測(cè)系統(tǒng)線路脫落的問(wèn)題。

同時(shí)，上述分離設(shè)計(jì)避免了因傳感器線路復(fù)雜造成的檢修困難問(wèn)題，使得采樣器和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)更易于維護(hù)。并且分離設(shè)計(jì)也在一定程度上削弱了氣敏傳感器加熱過(guò)程造成的系統(tǒng)過(guò)熱的情況，有利于延長(zhǎng)信號(hào)處理與控制系統(tǒng)中電子器件的使用壽命。

所述電子鼻采用tms320f28335芯片作為cpu，使得其具有獨(dú)立運(yùn)算復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力，可脫離pc機(jī)在移動(dòng)環(huán)境中對(duì)樣品進(jìn)行快速檢測(cè)識(shí)別，擴(kuò)大了電子鼻檢測(cè)的地域范圍。

所述電子鼻采用tft彩色液晶顯示屏不僅解決了因采用機(jī)械按鍵所造成的電路復(fù)雜問(wèn)題，同時(shí)可詳細(xì)顯示檢測(cè)過(guò)程的信息，提高了所述電子鼻的交互性，使得其在農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)領(lǐng)域具有更好的適應(yīng)性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1和圖2，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明包括可拆裝便攜電子鼻，包括可拆裝便攜氣味采樣器1和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)2；可拆裝便攜氣味采樣器1由傳感器陣列、小型管式氣室、采樣執(zhí)行器和采樣器外殼組成；信號(hào)處理與控制系統(tǒng)2分為嵌入式數(shù)字處理系統(tǒng)和觸控顯示系統(tǒng)3：嵌入式數(shù)字處理系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)處理器dsp、氣路控制模塊和信號(hào)處理電路；觸控顯示系統(tǒng)3由具有觸摸功能的tft彩色液晶屏及人機(jī)交互界面組成；可拆裝便攜氣味采樣器1通過(guò)航空接頭與信號(hào)處理與控制系統(tǒng)2連接。

由于在實(shí)際操作過(guò)程中，氣敏傳感器需加熱至特定的工作溫度（200℃以上），為避免因氣室在高溫情況下產(chǎn)生異味而影響檢測(cè)過(guò)，氣室需采用具有耐熱性、化學(xué)惰性的材料。故所述小型管式氣室為一材質(zhì)為特氟龍的直方柱，且其內(nèi)部開(kāi)有一圓柱形氣道。

為了精簡(jiǎn)氣室，提高所述電子鼻的便攜性，同時(shí)為滿足可安放多個(gè)傳感器的要求，故所述的小型管式氣室的表面開(kāi)有若干圓通槽，用于安放不同型號(hào)的氣敏傳感器；所述小型管式氣室的一端開(kāi)有進(jìn)氣口，一端開(kāi)有出氣口。

為了避免氣敏傳感器的信號(hào)線直接裸露，消除因物理觸碰而造成的信號(hào)不穩(wěn)定，需設(shè)計(jì)一個(gè)外殼用于包裹傳感器氣室，且需滿足氣室進(jìn)氣出氣的需求，故所述采樣器外殼兩端分別開(kāi)有與進(jìn)氣口和出氣口對(duì)應(yīng)的圓槽。

同時(shí)為了避免信號(hào)線雜亂的現(xiàn)象，需將各氣敏傳感器信號(hào)進(jìn)行梳理，并通過(guò)統(tǒng)一接口與信號(hào)處理與控制系統(tǒng)連接，故所述采樣器外殼在出氣口朝向的一端安放兩組航空接頭，用于實(shí)現(xiàn)和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換及電源供應(yīng)。

所述嵌入式數(shù)字處理系統(tǒng)采用的數(shù)字信號(hào)處理器dsp為ti公司生產(chǎn)的tms320f28335處理器，通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣、軟件濾波、信號(hào)預(yù)處理、特征提取、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)發(fā)送等操作。

基于所采用的tft彩色液晶屏的實(shí)際硬件基礎(chǔ)，其主要依據(jù)其內(nèi)部集成的rs232接口與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，且每次可接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位。同時(shí)考慮到所采用的tms320f28335的內(nèi)部硬件資源及與rs232數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ涠?，采用spi口與tft彩色液晶屏的rs232接口連接以實(shí)現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)交互。故需設(shè)定所述人機(jī)交互界面通過(guò)所述tft彩色液晶屏上的rs232接口與tms320f28335的spi口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每次傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位。

所述航空接頭中，一組為信號(hào)傳輸接頭，一組為電源供電接頭。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

在實(shí)施例中，采用了8個(gè)具有交叉選擇性的金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器，分別是s1（tgs832）、s2（tgs825）、s3（tgs2600）、s4（tgs826）、s5（mp-4）、s6（wsp2110）、s7（mq138）、s8（tgs2201），其中s1是鹵素氣體傳感器，s2是硫化氫氣體傳感器，s3是氫氣/酒精傳感器，s4是氨氣傳感器，s5是烷烴類氣體傳感器，s6是甲醛氣體傳感器，s7是酮類/醇類氣體傳感器，s8是no/no2氣體傳感器。通過(guò)將上述傳感器安放于所述小型管式氣室表面的圓通槽內(nèi)，并將各傳感器的信號(hào)線梳理并與信號(hào)傳輸接頭相連接。氣路控制電路的控制信號(hào)線經(jīng)過(guò)梳理后也與信號(hào)傳輸接頭相連。通過(guò)在信號(hào)處理與控制系統(tǒng)的外部殼體安裝相應(yīng)的信號(hào)傳輸接頭，并將該接頭所對(duì)應(yīng)的信號(hào)線與tms320f28335芯片的第一組數(shù)模轉(zhuǎn)換通道（channel1-channel8）相連以構(gòu)建完成的信號(hào)傳輸通道。信號(hào)處理與控制系統(tǒng)內(nèi)部的蓄電池則通過(guò)電源供電接頭與氣味采樣器相連以實(shí)現(xiàn)供電。

在實(shí)際檢測(cè)中，通過(guò)在人機(jī)交互界面上鍵入操作信息，并通過(guò)spi口傳輸給tms320f28335芯片，以控制氣路控制模塊進(jìn)行樣本氣體的進(jìn)氣、洗氣等操作。同時(shí)tms320f28335芯片根據(jù)所經(jīng)信號(hào)處理模塊處理后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、模式識(shí)別等操作，并將每一步的處理結(jié)果顯示在tft彩色液晶屏上，這便是所述的一種用于農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的可拆裝便攜電子鼻的工作原理。對(duì)于不同的檢測(cè)對(duì)象，可拆除氣味取樣器和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)連接線，并更換合適的氣味取樣器，重復(fù)上述操作并可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的檢測(cè)。