Introduksjon:

Den elektroniske nesen er en enhet som oppdager lukten mer effektivt enn den menneskelige luktesansen. En elektronisk nese består av en mekanisme for kjemisk påvisning. Den elektroniske nesen er en intelligent sensorenhet som bruker en rekke gassensorer som overlapper selektivt sammen med en mønsterreorganiseringskomponent. Nå om dagen har den elektroniske nesen gitt eksterne fordeler til en rekke kommersielle næringer, jordbruk, biomedisin, kosmetikk, miljø, mat, vann og ulike vitenskapelige forskningsfelt. Den elektroniske nesen oppdager farlig eller giftig gass som ikke er mulig for menneskelige sniffere.

Elektronisk nese

Luktene består av molekyler, som har en spesifikk størrelse og form. Hver av disse molekylene har en tilsvarende størrelse og formet reseptor i den menneskelige nesen. Når en spesifikk reseptor mottar et molekyl, sender det et signal til hjernen og hjernen identifiserer lukten som er knyttet til det bestemte molekylet. De elektroniske nesene fungerer på samme måte som mennesker. Den elektroniske nesen bruker sensorer som reseptor. Når en bestemt sensor mottar molekylene, overfører den signalet til et program for behandling, snarere enn til hjernen.

Prinsipp for elektronisk nese:

Den elektroniske nesen ble utviklet for å etterligne menneskelig olfaksjon hvis funksjoner er ikke separat mekanisme, dvs. lukten eller smaken oppfattes som et globalt fingeravtrykk. I hovedsak består instrumentet av sensorarray, mønsterreorganiseringsmoduler og headspace sampling, for å generere signalmønster som brukes til å karakterisere lukt. Den elektroniske nesen består av tre hoveddeler som oppdager system, databehandlingssystem, prøveleveringssystem.

Elektronisk neseblokkdiagram

Eksempelleveringssystemet: Prøveleveringssystemet muliggjør generering av headspace av prøven eller flyktige forbindelser som er en brøk analysert. Systemet sender deretter denne hodeplassen til deteksjonssystemet til den elektroniske nesen.

Oppdagelsessystemet: Deteksjonssystemet som består av en gruppe sensorer er den reaktive delen av instrumentet. Når de er i kontakt med flyktige forbindelser på det tidspunktet, reagerer sensorene og forårsaker endringer i elektriske egenskaper.

Datasystemet: I de fleste elektroniske neser er hver sensor følsom for alle molekyler på sin spesifikke måte. Imidlertid brukes reseptorproteiner som reagerer på spesifikke luktmolekyler i bioelektriske neser. De fleste elektroniske neser bruker sensorarrays som reagerer på flyktige forbindelser. Hver gang sensorene registrerer lukt, registreres et spesifikt svar om at signalet overføres til den digitale verdien.

De mer brukte sensorene i elektronisk nese

Halvledere av metalloksid (MOSFET)

Ledende polymerer

Mikrobalanse i kvartskrystall

Piezoelektriske sensorer

Metal Oxide sensorer

Metalloksyd halvleder sensor:

Dette brukes til bytte eller forsterke elektroniske signaler. Arbeidsprinsippet til MOSFET er at molekyler som kommer inn i sensorområdet vil bli ladet positivt eller negativt, som har direkte effekt på det elektriske feltet inne i MOSFET.

Metalloksyd sensorer: (MOS)

“klasse ab push pull forsterker ”

Denne sensoren er basert på adsorpsjon av gassmolekyler for å provosere endring i ledningsevne. Denne konduktivitetsendringen er målet for mengden flyktige organiske forbindelser adsorbert.

Piezoelektriske sensorer:

Adsorpsjonen av gass på overflaten av polymeren fører til endring i masse på sensoroverflaten. Dette er igjen produsere en endring i resonansfrekvensen til krystallet.

Kvartskrystall mikrobalanse:

Dette er en måte å måle masse per enhet ved å måle endringen i frekvens for krystallresonator. Dette kan lagres i en database.

Ledende polymerer:

Ledende polymergassensorer fungerer basert på endret elektrisk motstand forårsaket av adsorpsjon av gasser på sensoroverflaten.

Dataanalyse for elektronisk nese:

Den digitale utgangen generert av elektroniske nesesensorer må analyseres og tolkes for å gi. Det er tre hovedtyper av kommersielt tilgjengelige teknikker.

Grafisk analyse
Multivariat dataanalyse
Nettverksanalyse

Dataanalyse for elektronisk nese

Valget av metode som brukes, avhenger av tilgjengelige inngangsdata fra sensorer.

Den enkleste formen for datareduksjon er en grafisk analyse som er nyttig for å sammenligne prøver eller sammenligne luktidentifikasjonselementer fra ukjente analytikere i forhold til de fra kjente kilder i referansebiblioteker.

“hva er bølgelengden til rødt ”

Den multivariate dataanalysen genererer et sett med teknikker for analyse av data som er trent eller utrent teknikk. De utrente teknikkene brukes når en database med kjente prøver ikke har blitt bygget tidligere. Den enkleste og mest brukte utrente MDA-teknikken er en hovedkomponentanalyse. Den elektroniske nese-dataanalysen MDA er veldig nyttig når sensorer har delvis dekningsfølsomhet for individuelle forbindelser som er tilstede i en prøveblander. PCA er mest nyttig når ingen kjente prøver er tilgjengelige.

Nevrale nettverk er de mest kjente og mest avledede analyseteknikkene som brukes i statistiske programvarepakker for kommersielt tilgjengelig elektronisk nese.

For eksempler elektronisk nesesystem for påvisning av fruktlukt:

Elektronisk nesesystem

Det foreslåtte elektroniske nesesystemet ble testet med lukten av tre frukter, nemlig leman, banan, litchi. Luktene ble tilberedt ved å plassere en prøve av frukt i bryterne forseglet med et deksel. 8051 ble satt i test- eller treningsmodus. Hvis systemet er i treningsmodus, vises sensorverdien på LCD-skjermen. Hvis systemet er i testmodus, vises klassifiseringsresultatet for målfrukten på LCD-skjermen. Sensorgruppen får gassen gjennom Valve1, som normalt er lukket. Vakuumpumpen er slått på i 20 sekunder for å pumpe gassen ut av sensoren.

Oppsett av gassprøving for det foreslåtte E-Nose-systemet

Verdien 1 ble lukket og sensorens motstand fikk 60 sek for å nå en studietilstandsmodus. Klassifiseringsresultatet for sensorens karakteristiske verdi ble vist på LCD-skjermen. Sensorens arraykammer ble koblet fra fruktprøvebryteren og ventilen 1 ble åpnet for å slå frisk luft, ventilen 2 ble åpnet slik at luktene ble pumpet ut. Kammeret ble luftet ut med frisk luft i to minutter.

Påføring av elektronisk nese:

Medisinsk diagnostikk og helseovervåking
Miljøovervåking
Søknad i næringsmiddelindustrien
Oppdagelse av eksplosivt stoff
Romapplikasjoner (NASA)
Forsknings- og utviklingsnæringer
Laboratorier for kvalitetskontroll
Prosess- og produksjonsavdelingen
Påvisning av narkotika lukt
Påvisning av skadelige bakterier

Jeg håper nå har du fått en ide om hvordan elektronisk nese fungerer. spørsmål om dette konseptet eller om elektriske og elektronisk prosjekt vær så snill å la kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditt: