Introduktion:

Den elektroniska näsan är en enhet som detekterar lukten mer effektivt än den mänskliga luktsansen. En elektronisk näsa består av en mekanism för kemisk detektion. Den elektroniska näsan är en intelligent avkänningsanordning som använder en uppsättning gassensorer som överlappar selektivt tillsammans med en mönsterreorganiseringskomponent. Nu om dagen har de elektroniska näsorna gett externa fördelar till en mängd kommersiella industrier, jordbruk, biomedicin, kosmetika, miljö, mat, vatten och olika vetenskapliga forskningsområden. Den elektroniska näsan upptäcker den farliga eller giftiga gasen som inte är möjligt för mänskliga sniffare.

Elektronisk näsa

Lukten består av molekyler, som har en specifik storlek och form. Var och en av dessa molekyler har en motsvarande storlek och formad receptor i den mänskliga näsan. När en specifik receptor tar emot en molekyl skickar den en signal till hjärnan och hjärnan identifierar lukten associerad med den specifika molekylen. De elektroniska näsorna fungerar på ett liknande sätt som mänskligt. Den elektroniska näsan använder sensorer som receptorn. När en specifik sensor tar emot molekylerna överför den signalen till ett program för bearbetning snarare än till hjärnan.

Princip för elektronisk näsa:

Den elektroniska näsan utvecklades för att efterlikna mänsklig olfaktion vars funktioner inte är separata mekanismer, dvs. lukten eller smaken uppfattas som ett globalt fingeravtryck. I huvudsak består instrumentet av sensoruppsättning, mönsterorganisationsmoduler och samplingar för headspace för att generera signalmönster som används för att karakterisera dofter. Den elektroniska näsan består av tre huvuddelar som detekterar system, datorsystem, provleveranssystem.

Elektroniskt näsblockdiagram

Provleveranssystemet: Provleveranssystemet möjliggör alstring av huvudutrymme för prov eller flyktiga föreningar som är en analyserad fraktion. Systemet skickar sedan detta huvudutrymme till detekteringssystemet i den elektroniska näsan.

Detekteringssystemet: Detekteringssystemet som består av en grupp sensorer är instrumentets reaktiva del. Vid kontakt med flyktiga föreningar vid den tiden reagerar sensorerna och orsakar förändringar i elektriska egenskaper.

Datorsystemet: I de flesta elektroniska näsor är varje sensor känslig för alla molekyler på sitt specifika sätt. I bioelektriska näsor används emellertid receptorproteiner som svarar på specifika luktmolekyler. De flesta elektroniska näsor använder sensorer som reagerar på flyktiga föreningar. När sensorerna känner av någon lukt registreras ett specifikt svar på att signalen överförs till det digitala värdet.

De vanligaste sensorerna i elektronisk näsa

Halvledare av metalloxid (MOSFET)

Ledande polymerer

Mikrobalans i kvartskristall

Piezoelektriska sensorer

Metalloxidsensorer

Halvledarsensor av metalloxid:

Detta används för växling eller förstärkning elektroniska signaler. Funktionsprincipen för MOSFET är att molekyler som kommer in i sensorområdet kommer att laddas positivt eller negativt som har direkt effekt på det elektriska fältet inuti MOSFET.

Metalloxidsensorer: (MOS)

“olika typer av elektriska mätare ”

Denna sensor är baserad på adsorption av gasmolekyler för att framkalla förändring i konduktivitet. Denna ledningsförändring är ett mått på mängden adsorberade flyktiga organiska föreningar.

Piezoelektriska sensorer:

Adsorptionen av gas på ytan av polymeren leder till massförändring på sensorytan. Detta är i sin tur en förändring i kristallens resonansfrekvens.

Mikrobalans i kvartskristall:

Detta är ett sätt att mäta massa per ytenhet genom att mäta kristallresonatorns frekvensförändring. Detta kan lagras i en databas.

Ledande polymerer:

Ledande polymergassensorer fungerar baserat på förändrad elektrisk resistans orsakad av adsorption av gaser på sensorytan.

Dataanalys för elektronisk näsa:

Den digitala utgången som genereras av elektroniska nässensorer måste analyseras och tolkas för att tillhandahålla. Det finns tre huvudtyper av kommersiellt tillgängliga tekniker.

Grafisk analys
Multivariat dataanalys
Nätverksanalys

Dataanalys för elektronisk näsa

Valet av metod som används beror på tillgängliga indata från sensorer.

Den enklaste formen för datareduktion är en grafisk analys som är användbar för att jämföra prover eller jämföra luktidentifieringselement från okända analytiker i förhållande till kända källor i referensbibliotek.

“vad är bridge i datornätverk ”

Den multivariata dataanalysen genererar en uppsättning tekniker för analys av data som är utbildad eller otränad teknik. De otränade teknikerna används när en databas med kända prover inte har byggts tidigare. Den enklaste och mest använda otränade MDA-tekniken är en grundläggande komponentanalys. Den elektroniska näsdata-analysen MDA är mycket användbar när sensorer har delvis täckningskänslighet för enskilda föreningar som finns i en provblandare. PCA är en mycket användbar när inget känt prov finns tillgängligt.

Neuralnätverket är den mest kända och mest härledda analystekniken som används i statistiska mjukvarupaket för kommersiellt tillgänglig elektronisk näsa.

Exempel på elektroniskt nässystem för detektering av fruktlukt:

Elektroniskt nässystem

Det föreslagna elektroniska nässystemet testades med lukten av tre frukter, nämligen leman, banan, litchi. Luktarna bereddes genom att placera ett prov av frukt i brytarna förseglade med ett lock. 8051 var inställd på test- eller träningsläge. Om systemet är i träningsläge visas sensorvärdet på LCD-skärmen. Om systemet är i testläge, visas klassificeringsresultatet för målfrukten på LCD-skärmen. Sensoruppsättningen får gasen genom ventil 1, som normalt är stängd. Vakuumpumpen är påslagen i 20 sekunder för att pumpa ut gasen från sensoruppsättningen.

Inställningar för gastestning för det föreslagna E-nässystemet

Värdet 1 stängdes och sensormotståndet fick 60 sekunder för att nå ett studieläge. Klassificeringsresultatet för sensorns karakteristiska värde uppträdde på LCD-skärmen. Sensoruppsamlingskammaren kopplades bort från fruktprovbrytaren och ventilen 1 öppnades för att vända frisk luft, ventilen 2 öppnades så att dofterna pumpades ut. Kammaren luftades ut med frisk luft i två minuter.

Tillämpning av elektronisk näsa:

Medicinsk diagnostik och hälsoövervakning
Miljöövervakning
Tillämpning inom livsmedelsindustrin
Detektering av explosiv
Rymdapplikationer (NASA)
Forsknings- och utvecklingsindustrier
Laboratorier för kvalitetskontroll
Process- och produktionsavdelningen
Upptäckt av läkemedelslukt
Detektion av skadliga bakterier

Jag hoppas att du nu har en uppfattning om hur elektronisk näsa fungerar. om några frågor om detta koncept eller om elektriska och elektroniskt projekt vänligen lämna kommentarsektionen nedan.

Fotokredit: