基于分子篩過濾的電子鼻氣室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于分子篩過濾的電子鼻氣室。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子鼻是模擬動物嗅覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制的一種智能電子儀器。在電子鼻的研制中， 氣室中氣敏傳感器陣列的選擇是關(guān)鍵因素，合適的傳感器陣列對提高整個系統(tǒng)的性能至關(guān) 重要。傳感器陣列由多個具有不同選擇性的氣敏傳感器組成，利用其對不同氣體的交叉敏 感性來對混合氣體進(jìn)行分析。然而，絕大多數(shù)傳感器均是對多種物質(zhì)有所響應(yīng)，在進(jìn)行樣品 的定性分析時，可能會得到同一傳感器對不同待測樣品中的不同物質(zhì)的響應(yīng)值，即傳感器 對樣品中某一物質(zhì)的響應(yīng)蓋過了對另一物質(zhì)的響應(yīng)，不利于電子鼻最終的定性分析，而現(xiàn) 有的相關(guān)專利并沒能解決該一問題。因此，提高各傳感器敏感物質(zhì)的選擇性在提高電子鼻 的性能方面有著非常重要的意義，也為后期電子鼻的科研奠定了基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提出了一種基于分子篩過濾的電子鼻氣 室，利用分子篩來提高各傳感器敏感物質(zhì)的選擇性，提高電子鼻在進(jìn)行定性、定量分析時的 準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高電子鼻的性能。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于分子篩過濾的電子鼻氣 室，其特征是，它包括：在電子鼻氣室內(nèi)設(shè)置呈2行4列排列的第一單元?dú)馐抑恋诎藛卧獨(dú)?室，在每個單元?dú)馐覂?nèi)均置有金屬氧化物氣敏傳感器，在每個單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口 上均設(shè)置分子篩薄片。
[0005] 在所述第一單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-832,在第一單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為SBA-15。
[0006] 在所述第二單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-831，在第二單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為SBA-15。
[0007] 在所述第H單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-830,在第H單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為SBA-15。
[0008] 在所述第四單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-813,在第四單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為ZSM-5。
[0009] 在所述第五單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-826,在第五單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。
[0010] 在所述第六單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-825,在第六單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。
[0011] 在所述第走單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-822,在第走單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。
[0012] 在所述第八單元?dú)馐覂?nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-821，在第八單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。
[0013] 本發(fā)明的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，能夠利用分子篩來提高各傳感器敏感物 質(zhì)的選擇性，提高了電子鼻在進(jìn)行定性、定量分析時的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高電子鼻的性能，適 用在食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、公共安全等領(lǐng)域中對待測樣本進(jìn)行定性和定量檢測。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的基于分子篩過濾的電子鼻氣室的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中第四單元?dú)馐覂?nèi)置金屬氧化物氣敏傳感器TGS-813和在第四單元?dú)馐业?進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片ZSM-5的結(jié)構(gòu)放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016] 參照圖1和圖2,本發(fā)明的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，包括；在電子鼻氣室9 內(nèi)設(shè)置呈2行4列排列的第一單元?dú)馐?至第八單元?dú)馐?,在每個單元?dú)馐覂?nèi)均置有金屬 氧化物氣敏傳感器，在每個單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上均設(shè)置分子篩薄片。8個金屬氧化 物氣敏傳感器，的英文縮寫為；M0S，H種分子篩薄片具有不同的孔徑。電子鼻氣室9和第一 單元?dú)馐?至第八單元?dú)馐?均采用聚四氣己帰材料制成。在所述第一單元?dú)馐?內(nèi)置的 金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-832,在第一單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄 片為SBA-15。在所述第二單元?dú)馐?內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-831，在第二單 元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為SBA-15。在所述第H單元?dú)馐?內(nèi)置的金 屬氧化物氣敏傳感器為TGS-830,在第H單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片 為SBA-15。在所述第四單元?dú)馐?內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-813,在第四單元 氣室4的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為ZSM-5。在所述第五單元?dú)馐?內(nèi)置的金屬 氧化物氣敏傳感器為TGS-826,在第五單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為 Beta。在所述第六單元?dú)馐?內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-825,在第六單元?dú)馐? 的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。在所述第走單元?dú)馐?內(nèi)置的金屬氧化物氣 敏傳感器為TGS-822,在第走單元?dú)馐?的進(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。在 所述第八單元?dú)馐?內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-821，在第八單元?dú)馐?的進(jìn)氣口 和出氣口上設(shè)置分子篩薄片為Beta。金屬氧化物氣敏傳感器和分子篩薄片均為市售產(chǎn)品。
[0017] 本發(fā)明的基于分子篩過濾的電子鼻氣室具有電子鼻氣室9,電子鼻氣室9尺寸為 長125mm*寬70mm*高40mm，在電子鼻氣室9內(nèi)呈2行4列排列的第一單元?dú)馐?至第八 單元?dú)馐?的間距為20mm-25mm。根據(jù)金屬氧化物氣敏傳感器的敏感物質(zhì)及分子篩的結(jié)構(gòu) 特性選擇配置，與第一單元?dú)馐?至第H單元?dú)馐?內(nèi)置的8TGS-832、TGS-831及TGS-830 金屬氧化物氣敏傳感器接觸的待測樣品選用孔徑為0. 65nm的SBA-15分子篩進(jìn)行過濾；與 第四單元?dú)馐?內(nèi)置的1TGS-813金屬氧化物氣敏傳感器接觸的待測樣品選用孔徑為0. 5nm 的ZSM-5分子篩進(jìn)行過濾；與第五單元?dú)馐?至第八單元?dú)馐?內(nèi)置的8TGS-826，TGS-825， TGS-822及TGS-821金屬氧化物氣敏傳感器接觸的待測樣品選用孔徑為lOnm的Beta分子 篩進(jìn)行過濾。將上述H種分子篩分別制成直徑為13mm的薄圓片，置于單元?dú)馐覂?nèi)的金屬氧 化物氣敏傳感器與分子篩薄片間距為5mm-10mm。
[0018] 實(shí)施例：采用本發(fā)明的基于分子篩過濾的電子鼻氣室與無分子篩過濾的電子鼻氣 室對8種不同品牌的白酒進(jìn)行檢測及定性分析。實(shí)驗(yàn)時測試溫度為C，相對濕度為％。實(shí)驗(yàn) 開始前，利用氣粟向無分子篩過濾的電子鼻氣室中通入經(jīng)過活性炭處理過的空氣30分鐘， 同時觀察傳感器響應(yīng)信號的變化，確保8個金屬氧化物氣敏傳感器信號保持穩(wěn)定；取100ml 的待測樣品，均分成5份，分別置入到100ml的密封錐形瓶中，靜置20分鐘W使其頂部的氣 體達(dá)到飽和狀態(tài)；利用氣粟將錐形瓶頂部的氣體導(dǎo)入到電子鼻氣室中，使得氣體與金屬氧 化物氣敏傳感器充分接觸，反應(yīng)時間為4分鐘；本次測量結(jié)束后，進(jìn)行下一次的測量，每個 均分后的樣品重復(fù)測量5次；重復(fù)上述步驟直至8種酒全部檢測完成。換基于分子篩過濾 的電子鼻氣室重復(fù)上述操作，直至本發(fā)明的基于分子篩過濾的電子鼻氣室對8種酒全部檢 測完成。共得到400組數(shù)據(jù)。
[0019] 采用最小錯誤率的貝葉斯決策規(guī)則來識別8種不同品牌的樣品。對于本發(fā)明的基 于分子篩過濾的電子鼻氣室與無分子篩過濾的電子鼻氣室采集到的特征數(shù)據(jù)，分別選取特 征數(shù)據(jù)中的80%作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，余下的20%作為測試數(shù)據(jù)。由最小錯誤率的貝葉斯決策規(guī) 貝1J，可W計(jì)算得到整體分類中錯分類個數(shù)的概率，如表1所示。從表1中可W看出，采用基 于分子篩過濾的電子鼻氣室進(jìn)行樣品的定性分析時，使其錯分類概率降低了 17. 5%。
[0020] 表1貝葉斯分類器的錯分類概率
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，它包括：在電子鼻氣室內(nèi)設(shè)置呈2行 4列排列的第一單元?dú)馐抑恋诎藛卧獨(dú)馐?，在每個單元?dú)馐覂?nèi)均置有金屬氧化物氣敏傳感 器，在每個單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上均設(shè)置分子篩薄片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第一單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-832,在第一單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為SBA-15。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第二單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-831，在第二單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為SBA-15。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第三單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-830,在第三單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為SBA-15。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第四單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-813,在第四單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為ZSM-5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第五單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-826,在第五單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為Beta。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第六單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-825,在第六單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為Beta。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第七單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-822,在第七單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為Beta。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特征是，在所述第八單元 氣室內(nèi)置的金屬氧化物氣敏傳感器為TGS-821，在第八單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上設(shè)置 分子篩薄片為Beta。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于分子篩過濾的電子鼻氣室，其特點(diǎn)是，包括：在電子鼻氣室內(nèi)設(shè)置呈2行4列排列的第一單元?dú)馐抑恋诎藛卧獨(dú)馐?，在每個單元?dú)馐覂?nèi)均置有金屬氧化物氣敏傳感器，在每個單元?dú)馐业倪M(jìn)氣口和出氣口上均設(shè)置分子篩薄片。能夠利用分子篩來提高各傳感器敏感物質(zhì)的選擇性，提高電子鼻在進(jìn)行定性、定量分析時的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高電子鼻的性能，適用于食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、公共安全等領(lǐng)域中對樣進(jìn)行定性和定量的檢測。
【IPC分類】G01N27-00, G01N1-34
【公開號】CN104569062
【申請?zhí)枴緾N201510046683
【發(fā)明人】劉晶晶, 張曉婷, 丁力超, 門洪
【申請人】東北電力大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月30日