[發明專利]一種基于電子鼻技術的白酒識別便攜設備

有效

• 申請號: 201410847791.1
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104569056A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 孟慶浩;周宇;亓培鋒;曾明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N27/407;G01N1/22;G01N1/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

所屬技術領域

本發明涉及用于白酒識別的電子鼻技術，是一種能脫離計算機而對白酒進行識別和記憶的便攜設備。

背景技術

隨著生活水平的提高，人們對酒類食品的質量日益關注。就白酒而言其種類繁多，可以根據香型、工藝等進行分類。當前對于白酒的識別有感官識別和色譜儀等方法。感官的識別主要依據色、香、味等進行鑒別，但此種方法帶有一定主觀性，且一般僅限于業內專業人士。采用色譜儀方法進行識別則要面對白酒繁雜的成分，其中包括有機酸、酯、醇等較多成分，即使是色譜柱也難以將其完全分離出來，同時儀器也較為昂貴，識別時間長，無法實現自動化。因此，研制能夠快速、簡便地檢測白酒的設備具有重要意義。

電子鼻是一項新穎的仿生檢測技術，可為分析和識別復雜揮發性有機物而專門設計。一般來說，電子鼻主要由氣體傳感器陣列、數據預處理和模式識別等部分組成。電子鼻的主要特點在于它把單一或者復合氣體當作一個整體，并給出氣體的整體信息，即“氣味指紋”數據。不同的氣體對應不同的指紋數據，將這些數據與經過學習和訓練后所建的數據庫中的信號進行比較，再經過判斷從而實現識別功能。同時電子鼻檢測也擁有快速、客觀、可靠、不損傷樣本等優勢。

亓培鋒提出了一種電子鼻白酒識別系統(亓培鋒.用于白酒識別的電子鼻系統設計與數據分析研究.天津：天津大學，2013.)，先將白酒在燒瓶中水浴蒸發，再通過氣泵抽到自制的反應室中和傳感器接觸進行反應，由ARM采集陣列輸出信號，數據傳輸到計算機進行分析。對11種白酒進行分類識別正確率高達91％。但該系統是一個桌面式儀器，不便于室外環境的檢測。

專利號CN101226166A實現了一種手持式電子鼻設備，該設備包含傳感器陣列、氣路系統、檢測電子電路、無線模塊、單片機以及用于數據處理和模式識別的DSP系統。使用時系統直接通過氣泵從空氣中吸入待測氣體進行分析并輸出結果，脫離了PC機。該專利與本專利的主要區別包括：1)它是一種針對氣體檢測的手持設備，無法用于白酒等液體的識別任務；2)設備沒有用于存放液體的蒸發氣室，而是直接從空氣中吸入待測氣體到傳感器陣列反應氣室，無法控制待測氣體濃度，存在氣體傳感器中毒的隱患，同時濃度也成為采樣過程中的一個干擾因素；3)該設備沒有恒溫蒸發的部件以及能夠對氣體與傳感器的反應進行恒溫控制的部件，這給采樣過程中傳感器與待測氣體的反應帶來了溫度這一干擾因素。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一套適用于現場和室外白酒識別的便攜設備。本發明相應的技術方案如下：

一種基于電子鼻技術的白酒識別便攜設備，其主要部件包括氣泵、蒸發室、反應室、微處理器以及電磁閥，其中，

所述的氣泵用于將蒸發室的樣本氣體輸送到反應室中；氣泵的電機接收微處理器的控制信號，微處理器則根據氣泵反饋的電機轉速信號調節控制信號，實現閉環控制；氣泵通過第一電磁閥與蒸發室進氣口相連，通過第三電磁閥與反應室相連；

所述的蒸發室為一個橫向放置的圓柱腔體，在圓柱腔體的兩側有進氣口和排氣口，其頂部開口用于添加白酒樣本；在蒸發室的外壁纏繞有加熱帶，微處理器根據蒸發室內溫度傳感器的反饋控制加熱帶；在蒸發室的排氣口與反應室之間設置有第二電磁閥和第三電磁閥，第二電磁閥在清洗蒸發室時用作排氣口；

所述的反應室的頂部和底部呈微凸的錐體狀，頂部和底部分別設置有進氣口和排氣口；在反應室內部的腔壁的不同位置分別固定有若干個氣體傳感器，在腔壁上開設有多個小口，用于將內部電線以排針方式引出；氣體傳感器采集的信號被送入微處理器，用于進行白酒識別。

反應室可以是一個四方體腔室結構，在反應室內部的四個腔壁分別固定有氣體傳感器。

本發明所述的技術方案的有益效果以及優點是：

[1]本發明中圓柱腔體結構的蒸發室可以方便的對液體樣本進行蒸發采樣，依靠外部的加熱電路進行恒溫蒸發并存儲在蒸發室中，分布在腔體兩側的進氣口和排氣口在氣泵打氣時形成從左至右的氣流，將腔室內的樣本氣體毫無殘留地輸送至反應室。

[2]本發明中傳感器反應室形狀設計成四方腔體，頂部和底部都呈椎體形狀，便于氣流在腔室內部進行循環。在Fluent仿真中，氣流從頂部入口進入腔室，經過腔室中間順勢往下達到底部后分別往四周分散，再沿著腔壁到達頂部經過錐形頂部的導流再從中間開始往下流動，從而形成一個循環。這個氣流的循環保證了清洗腔室時殘留氣體能夠毫無保留的清洗掉，同時方形腔體的腔壁和內部的傳感器電路板緊密貼合不會造成死角而殘留氣體。