[发明专利]一种味觉仿生感知光寻址电位传感器检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种味觉仿生感知光寻址电位传感器检测装置，属于生物医学传感检测技术领域。

背景技术

味觉感知(电子舌)技术是20世纪80年代中期发展起来的一种分析、识别液体成分的智能仪器技术，它主要由传感器阵列、信号处理和模式识别系统组成。味觉传感器阵列的研究是推动电子舌技术发展的重要环节。至20世纪80年代以来，国内外研究者在味觉传感器的研究上做了大量的工作，也取了不少突破性的成果。传统中，味道主要依靠人的舌或鼻能来判断，但是人类的直接鉴别往往具有较大的主观性，且对于一些不能食用的东西更是无能为力。因此，采用科学有效的检测技术手段来评价味觉品质是必然的发展趋势。

另一方面，近年来的食品、药品质量安全日益引起大家关注，快速无损检测技术是目前食品、药品领域亟待解决的科学技术难题。以多传感器阵列为基础的味觉感知电子舌，由于对样品无需预处理，并且能够实现现场快速、实时检测，特别适合于食品和药品品质快速检测方面的应用。由此可看出，用于味觉感知方面的传感器在实际的应用中有着广泛的用途，已渐渐成为国际上竞争激烈的一个科学前沿。

发明内容

本发明提供一种用于检测味觉及其浓度的光寻址电位传感器检测装置，该装置能够准确地检测出酸、甜、苦、咸、鲜五种常见的味觉，并能较好地区分同种味道下不同溶液的浓度。

本发明所采用的技术方案为：包含以微控制系统为核心的控制电路及以反应池溶液中的光电流为检测目标的信号处理电路两大部分电路。具体的连接方式为：微控制器与红外驱动电路相连，红外驱动电路与LED阵列相连，工作过程为微控制器周期性地使能红外驱动电路进而周期性地点亮LED阵列；LED阵列的光线垂直照射反应池；反应池上下两端加有一定的偏压；反应池与I/V转换电路相连，实现的功能是将反应池中的光电流信号转化为电压信号；I/V转换电路与信号放大电路相连，以将经I/V转换后的信号放大到一定的大小便于进一步处理；信号放大电路与滤波电路相连，实现部分杂波的去除；滤波电路与锁相放大电路相连，实现有用信号的提取并将其进一步放大；锁相放大电路与AD采集电路相连，AD采集电路与微控制器相连，完成数据的接收；微控制器与串口发送电路相连，实现数据向PC机的传送。

本发明的工作的过程为：微控制器周期性地使能红处驱动电路进而周期性地点亮红外LED阵列，反应池经过红外LED照射后，会相应地产生光生电流；光生电流经过I/V转换后，输出与光电流变化一致的毫伏级的交流电压，再经过放大电路、滤波电路、锁相放大电路后，即可得到较为纯净的光生信号；最后，通过AD采集，完成信号的最终提取，并通过串口发送电路发送至PC机。

本发明的特色在于：

1、红处驱动信号由微控器直接产生，且驱动信号强弱、频率大小可调，便于实时控制和调节。

2、自行设计了锁相放大电路，简单可靠，且滤波性能异常出色，替代了传统中直接使用锁相放大仪的方法。

3、整个系统集成一体化、操作简单、成本低廉，能够准确地检测出酸、甜、苦、咸、鲜五种常见的味觉，并能较好地区分同种味道下不同溶液的浓度。

说明书附图

图1 光寻址电位传感器功能结构框图

图2 微控制系统电路图

图3 红外驱动电路

图4 LED阵列分布图

图5 反应池示意图

图6 I/V转换电路图

图7 信号放大电路图

图8 滤波电路图

图9 锁相放大电路图

图10 串口发送电路图

具体的实施过程

如图1所示的本光寻址电位传感器功能结构框图，包含以微控制器为核心的控制电路及以反应池溶液中的光电流为检测目标的信号处理电路两大部分电路。具体的连接方式为：微控制器与红外驱动电路相连，红外驱动电路与LED阵列相连，工作过程为微控制器周期性地使能红外驱动电路进而周期性地点亮LED阵列；LED阵列的光线垂直照射反应池；反应池上下两端加有一定的偏压；反应池与I/V(电流电压)转换电路相连，实现的功能是将反应池中的光电流信号转化为电压信号；I/V转换电路与信号放大电路相连，以将经I/V转换后的信号放大到一定的大小便于进一步处理；信号放大电路与滤波电路相连，实现部分杂波的去除；滤波电路与锁相放大电路相连，实现有用信号的提取并将其进一步放大；锁相放大电路与AD采集电路相连，AD采集电路与微控制器相连，完成数据的接收；微控制器与串口发送电路相连，实现数据向PC机的传送。