Johdanto:

Elektroninen nenä on laite, joka havaitsee hajun tehokkaammin kuin ihmisen haju. Elektroninen nenä koostuu mekanismista kemialliseen havaitsemiseen. Elektroninen nenä on älykäs anturilaite, joka käyttää joukkoa kaasuantureita, jotka ovat päällekkäisiä valikoivasti yhdessä kuvion uudelleenjärjestelykomponentin kanssa. Sähköiset nenät ovat nyt antaneet ulkoisia etuja kaupalliselle teollisuudelle, maataloudelle, biolääketieteelle, kosmetiikalle, ympäristölle, elintarvikkeille, vedelle ja useille tieteellisille tutkimusaloille. Elektroninen nenä havaitsee vaarallisen tai myrkyllisen kaasun, joka ei ole mahdollista ihmisen sniperille.

Elektroninen nenä

Hajut koostuvat molekyyleistä, joilla on tietty koko ja muoto. Jokaisella näistä molekyyleistä on vastaavan kokoinen ja muotoinen reseptori ihmisen nenässä. Kun tietty reseptori vastaanottaa molekyylin, se lähettää signaalin aivoihin ja aivot tunnistaa tiettyyn molekyyliin liittyvän hajun. Elektroniset nenät toimivat samalla tavalla kuin ihmiset. Elektroninen nenä käyttää antureita reseptorina. Kun tietty anturi vastaanottaa molekyylit, se lähettää signaalin prosessoitavaan ohjelmaan pikemminkin kuin aivoihin.

Elektronisen nenän toimintaperiaate:

Elektroninen nenä kehitettiin jäljittelemään ihmisen hajua, jonka toiminnot eivät ole erillisiä mekanismeja, ts. Haju tai maku koetaan globaalina sormenjäljenä. Pohjimmiltaan instrumentti koostuu anturiryhmästä, kuvion uudelleenjärjestelymoduuleista ja päätilan näytteenotosta signaalikuvion muodostamiseksi, jota käytetään hajujen karakterisointiin. Elektroninen nenä koostuu kolmesta pääosasta, jotka ovat havaitsemisjärjestelmä, tietojenkäsittelyjärjestelmä, näytteen jakelujärjestelmä.

Elektroninen nenän lohkokaavio

Näytejakelujärjestelmä: Näytteenjakojärjestelmä mahdollistaa näytteen tai haihtuvien yhdisteiden päätilan muodostamisen, mikä on analysoitu osuus. Sitten järjestelmä lähettää tämän pään tilan elektronisen nenän ilmaisujärjestelmään.

Tunnistusjärjestelmä: Tunnistinjärjestelmä, joka koostuu anturiryhmästä, on laitteen reaktiivinen osa. Anturit reagoivat kosketuksissa haihtuvien yhdisteiden kanssa aiheuttaen muutoksia sähköisissä ominaisuuksissa.

Laskentajärjestelmä: Useimmissa elektronisissa nenissä kukin anturi on herkkä kaikille molekyyleille omalla tavallaan. Bioelektrisissä nenissä käytetään kuitenkin reseptoriproteiineja, jotka reagoivat spesifisiin hajumolekyyleihin. Suurin osa elektronisista nenistä käyttää anturiryhmiä, jotka reagoivat haihtuviin yhdisteisiin. Aina kun anturit havaitsevat hajun, tallennetaan erityinen vaste, jonka mukaan signaali välitetään digitaaliseen arvoon.

Yleisimmin käytetyt anturit elektronisessa nenässä

Metallioksidipuolijohteet (MOSFET)

Johtavat polymeerit

Kvartsikidemikrotasapaino

Pietsosähköiset anturit

Metallioksidianturit

Metallioksidipuolijohdeanturi:

Tätä käytetään kytkeminen tai vahvistaminen elektroniset signaalit. MOSFETin toimintaperiaate on, että anturialueelle tulevat molekyylit latautuvat positiivisesti tai negatiivisesti, millä on suora vaikutus MOSFETin sisällä olevaan sähkökenttään.

Metallioksidianturit: (MOS)

“digitaalinen lähetys sallii korkeammat maksimilähetysnopeudet verrattuna analogisiin. ”

Tämä anturi perustuu kaasumolekyylien adsorptioon johtokyvyn muutoksen aikaansaamiseksi. Tämä johtokyvyn muutos on adsorboituneiden haihtuvien orgaanisten yhdisteiden määrän mitta.

Pietsosähköiset anturit:

Kaasun adsorptio polymeerin pinnalle johtaa massan muutokseen anturin pinnalla. Tämä puolestaan tuottaa muutoksen kiteen resonanssitaajuudessa.

Kvartsikidemikrotasapaino:

Tämä on tapa mitata massa pinta-alayksikköä kohti mittaamalla kristalliresonaattorin taajuuden muutos. Tämä voidaan tallentaa tietokantaan.

Johtavat polymeerit:

Johtavat polymeerikaasuanturit toimivat perustuen sähköisen vastuksen muutokseen, joka johtuu kaasujen adsorptiosta anturin pinnalle.

Elektronisen nenän tietojen analysointi:

Elektronisten nenäanturien tuottama digitaalilähtö on analysoitava ja tulkittava sen tarjoamiseksi. Kaupallisesti saatavia tekniikoita on kolme päätyyppiä.

Graafinen analyysi
Monimuuttuja-analyysi
Verkkoanalyysi

Tietojen analysointi elektroniselle nenälle

Käytetyn menetelmän valinta riippuu antureista saatavista syötetiedoista.

Yksinkertaisin tiedon vähentämismuoto on graafinen analyysi, joka on hyödyllinen vertaamalla näytteitä tai vertaamalla tuntemattomien analyytikoiden hajujen tunnistuselementtejä suhteessa tunnettujen lähteiden vertailukirjastoihin.

“ero yksivaiheisen ja kolmivaiheisen johdotuksen välillä ”

Monimuuttuja-analyysi tuottaa joukon tekniikoita koulutetun tai kouluttamattoman tekniikan tietojen analysoimiseksi. Koulutamattomia tekniikoita käytetään, kun tunnettujen näytteiden tietokantaa ei ole aiemmin rakennettu. Yksinkertaisin ja yleisimmin käytetty kouluttamaton MDA-tekniikka on periaatekomponenttianalyysi. Elektroninen nenätietojen analyysi MDA on erittäin hyödyllinen, kun antureilla on osittain peittoherkkyys näytesekoittimessa oleville yksittäisille yhdisteille. PCA on hyödyllisin, kun tunnettua näytettä ei ole saatavilla.

Neuroverkko on tunnetuin ja johdetuin analyysitekniikka, jota käytetään kaupallisesti saatavissa olevaan elektroniseen nenään liittyvissä tilastollisissa ohjelmistopaketeissa.

Esimerkkejä elektronisesta nenäjärjestelmästä hedelmien hajun havaitsemiseen:

Elektroninen nenäjärjestelmä

Ehdotettua elektronista nenäjärjestelmää testattiin kolmen hedelmän, nimittäin sitruunan, banaanin, litsien, hajuilla. Hajut valmistettiin asettamalla näyte hedelmistä murskaimiin, jotka oli suljettu kannella. 8051 asetettiin testaus- tai harjoittelutilaan. Jos järjestelmä on harjoitustilassa, anturin arvo näkyy nestekidenäytössä. Jos järjestelmä on testaustilassa, kohdehedelmän luokitustulos näkyy nestekidenäytössä. Anturiryhmä saa kaasun normaalisti suljetun venttiilin 1 kautta. Tyhjiöpumppu kytketään päälle 20 sekunniksi kaasun pumppaamiseksi anturiryhmästä.

Ehdotetun E-nenäjärjestelmän kaasutestausasetukset

Arvo 1 suljettiin ja anturin vastukselle annettiin 60 sekuntia tutkimustilan saavuttamiseksi. Anturien ominaisarvon luokittelutulos ilmestyi nestekidenäytölle. Anturiryhmäkammio irrotettiin hedelmänäytteen katkaisimesta ja venttiili 1 avattiin raikkaan ilman kääntämiseksi, venttiili 2 avattiin siten, että hajut pumpattiin ulos. Kammio tuuletettiin ulos raitista ilmaa kahden minuutin ajan.

Elektronisen nenän käyttö:

Lääketieteellinen diagnoosi ja terveyden seuranta
Ympäristön seuranta
Soveltaminen elintarviketeollisuudessa
Räjähteen havaitseminen
Avaruussovellukset (NASA)
Tutkimus- ja kehitystoiminta
Laadunvalvontalaboratoriot
Prosessi- ja tuotanto-osasto
Huumeiden hajujen havaitseminen
Haitallisten bakteerien havaitseminen

Toivon nyt, että sinulla on käsitys siitä, kuinka elektroninen nenä toimii. jos kysyttävää tästä konseptista tai sähkö - ja elektroniikkalaitteista sähköinen projekti jätä alla oleva kommenttiosio.

Valokuvahaku: