空气传感器矩阵电子鼻可以检测牛肉新鲜度(2) - 仪表技术与传感器杂志社投稿

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空气传感器矩阵电子鼻可以检测牛肉新鲜度(2)

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图1 电子鼻系统

有许多不同工作原理和特性的气体传感器种类。这项研究中用的气敏传感器是由天津费加罗电子有限公司提供的。这些传感器有金属氧化物半导体制成，有成本低，寿命长，灵敏度高，电路简单等优点。型号TGS2600、TGS2602、TGS2610、TGS2611、TGS2620、TGS2442被选作来研究，测试它们是否时候牛肉发出的各种气体。传感器矩阵可以减少在一个单一的传感器产生的固有误差。表1列出了6个传感器制造商推荐的用法。

表1 传感器的推荐用法

型号用法主要测量对象特例

TGS 2610 可燃气体检测丙烷、异丁烷液化石油气泄露报警器

TGS 2600 空气质量检测烟、酒精空气调节器

TGS 2611 可燃气体检测甲烷、天然气天然气泄露报警器

TGS 2620 有机溶剂检测酒精、有机溶剂有机溶剂检测器TGS 2602 空气质量检测酒精、氨气空气调节器

TGS 2442 有毒气体检测一氧化碳一氧化碳报警器

Beijing Kangtuo Industrial Computer Ltd制造的ACB用的是型号CMB5464D，它可以调节8种模拟信号。信号被放大，然后被送入二阶有源滤波器中进行分析。用于测试的A/D转换器型号IPC5448是由Beijing Kangtuo Industrial Computer Ltd制造的。它将模拟信号转换成数字信号。转换器是12个bit，具有精密度高，速度快，测量范围大和强大的抗干扰特性。分析程序和记录的信号，可以在计算机中的Visual C++进行编写和存储。

2.1.2 电子鼻的测量头图2为研发的电子鼻测量头，图3是它的结构图。

图2 图为研发的电子鼻测量头

传感器安装在框架底部，不锈钢的网络线固定在中间，避免传感器接触牛肉样本，确保传感器与牛肉样品之间合适的距离，因为传感器与牛肉样品之间的距离会影响到测量结果。测量时把牛肉样品放到不锈钢网格上。

图3 研发的电子鼻测量头的结构图

2.2 实验方法

2.2.1 牛肉样品制备长春皓月集团提供了用于测试的牛肉样品。把牛肉切成直径约45mm，厚度约4mm的圆片。这些碎片被分为三组，然后在同一个条件下重复测量三次。牛肉样本被放入孵化器中来模拟牛肉存储在机房环境下的变化。牛肉被存储为0，1,2,3,4,5和6天，分别以20?C的温度和60％相对湿度下储存。

2.2.2 电路设计图4为电子鼻的电路原理，其中VC是该传感器的工作电压，RS是传感器的电阻，RL是负载电阻，RS和RL串联，V Al是传感器的输出信号电压。由传感器的规格，V Al的最小值为0.1V，最大值为0.9V。传感器在输出电压范围（0.1V~ 0.9V）。V Al可以通过RL调节，该传感器是用来校准牛肉的。V Al的最小值是储存了0天时牛肉样本的输出值。V Al的最大值为储存了6天的牛肉样本的输出值。

图4 传感器的电路原理图

其中扩展ACB零度分别为0调整和放大调节电阻。零位调整的目的是为了校准放大器的初始状态。扩增根据V Al的变化范围进行调整. 放大器的输出应在V AL的最大值为最大，以确保放大器的线性响应。A／D转换卡的零点和增益应提前前进行调整。调整方法：调零位，调节放大增益。当增益被改变时，初始状态也会随着改变。为了调零，重复上述步骤，知道A/D转换卡的满刻度对应到ACB的最大输出信号。

2.2.3 实验过程为了更好的模拟自然条件下，牛肉没有被存储在任何特殊的气体，电子鼻和实验室周围为同样的空气。首先从牛肉样品的颜色和气味上来评价然后记录。然后再用传感器来记录结果。传感器测量的结果通过感官评价因

此被证实。在实验条件下测量，没有任何特殊条件，如在购物中心、餐厅、储藏室和其他地方完成。根据传感器说明书，器件应该被预热10分钟，但是这是不够的，因此，我们使用1.5个小时的预热时间，从而产生一个稳定的初始值。传感器的输出电压由电压表测出并记录。在测量时间为5分钟至10分钟时，牛肉样品被放入期间内，当电压稳定时然后读出并记录。下一次测量开始时初始值是稳定的。

3 结果与讨论

图5显示出了六个传感器对储藏的牛肉的测试结果。除了TGS2442，其他的传感器的输出电压从开始上升，然后下降到稳定值。

图5六个传感器通过对存储的牛肉的典型响应试验结果。

表2列出的电压读数的平均值是从检测的六个传感器中的值的平均值。每个数据是在相同的条件下，三次测量的平均值。图6显示的是对应表2传感器的输出曲线。表3列出的是感官评价的结果。

文章来源：《仪表技术与传感器》网址: http://www.ybjsycgqbjb.cn/zonghexinwen/2021/1228/862.html