[发明专利]一种基于电子鼻技术的白酒识别便携设备

说明书

所属技术领域

本发明涉及用于白酒识别的电子鼻技术，是一种能脱离计算机而对白酒进行识别和记忆的便携设备。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对酒类食品的质量日益关注。就白酒而言其种类繁多，可以根据香型、工艺等进行分类。当前对于白酒的识别有感官识别和色谱仪等方法。感官的识别主要依据色、香、味等进行鉴别，但此种方法带有一定主观性，且一般仅限于业内专业人士。采用色谱仪方法进行识别则要面对白酒繁杂的成分，其中包括有机酸、酯、醇等较多成分，即使是色谱柱也难以将其完全分离出来，同时仪器也较为昂贵，识别时间长，无法实现自动化。因此，研制能够快速、简便地检测白酒的设备具有重要意义。

电子鼻是一项新颖的仿生检测技术，可为分析和识别复杂挥发性有机物而专门设计。一般来说，电子鼻主要由气体传感器阵列、数据预处理和模式识别等部分组成。电子鼻的主要特点在于它把单一或者复合气体当作一个整体，并给出气体的整体信息，即“气味指纹”数据。不同的气体对应不同的指纹数据，将这些数据与经过学习和训练后所建的数据库中的信号进行比较，再经过判断从而实现识别功能。同时电子鼻检测也拥有快速、客观、可靠、不损伤样本等优势。

亓培锋提出了一种电子鼻白酒识别系统(亓培锋.用于白酒识别的电子鼻系统设计与数据分析研究.天津：天津大学，2013.)，先将白酒在烧瓶中水浴蒸发，再通过气泵抽到自制的反应室中和传感器接触进行反应，由ARM采集阵列输出信号，数据传输到计算机进行分析。对11种白酒进行分类识别正确率高达91％。但该系统是一个桌面式仪器，不便于室外环境的检测。

专利号CN101226166A实现了一种手持式电子鼻设备，该设备包含传感器阵列、气路系统、检测电子电路、无线模块、单片机以及用于数据处理和模式识别的DSP系统。使用时系统直接通过气泵从空气中吸入待测气体进行分析并输出结果，脱离了PC机。该专利与本专利的主要区别包括：1)它是一种针对气体检测的手持设备，无法用于白酒等液体的识别任务；2)设备没有用于存放液体的蒸发气室，而是直接从空气中吸入待测气体到传感器阵列反应气室，无法控制待测气体浓度，存在气体传感器中毒的隐患，同时浓度也成为采样过程中的一个干扰因素；3)该设备没有恒温蒸发的部件以及能够对气体与传感器的反应进行恒温控制的部件，这给采样过程中传感器与待测气体的反应带来了温度这一干扰因素。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一套适用于现场和室外白酒识别的便携设备。本发明相应的技术方案如下：

一种基于电子鼻技术的白酒识别便携设备，其主要部件包括气泵、蒸发室、反应室、微处理器以及电磁阀，其中，

所述的气泵用于将蒸发室的样本气体输送到反应室中；气泵的电机接收微处理器的控制信号，微处理器则根据气泵反馈的电机转速信号调节控制信号，实现闭环控制；气泵通过第一电磁阀与蒸发室进气口相连，通过第三电磁阀与反应室相连；

所述的蒸发室为一个横向放置的圆柱腔体，在圆柱腔体的两侧有进气口和排气口，其顶部开口用于添加白酒样本；在蒸发室的外壁缠绕有加热带，微处理器根据蒸发室内温度传感器的反馈控制加热带；在蒸发室的排气口与反应室之间设置有第二电磁阀和第三电磁阀，第二电磁阀在清洗蒸发室时用作排气口；

所述的反应室的顶部和底部呈微凸的锥体状，顶部和底部分别设置有进气口和排气口；在反应室内部的腔壁的不同位置分别固定有若干个气体传感器，在腔壁上开设有多个小口，用于将内部电线以排针方式引出；气体传感器采集的信号被送入微处理器，用于进行白酒识别。

反应室可以是一个四方体腔室结构，在反应室内部的四个腔壁分别固定有气体传感器。

本发明所述的技术方案的有益效果以及优点是：

[1]本发明中圆柱腔体结构的蒸发室可以方便的对液体样本进行蒸发采样，依靠外部的加热电路进行恒温蒸发并存储在蒸发室中，分布在腔体两侧的进气口和排气口在气泵打气时形成从左至右的气流，将腔室内的样本气体毫无残留地输送至反应室。

[2]本发明中传感器反应室形状设计成四方腔体，顶部和底部都呈椎体形状，便于气流在腔室内部进行循环。在Fluent仿真中，气流从顶部入口进入腔室，经过腔室中间顺势往下达到底部后分别往四周分散，再沿着腔壁到达顶部经过锥形顶部的导流再从中间开始往下流动，从而形成一个循环。这个气流的循环保证了清洗腔室时残留气体能够毫无保留的清洗掉，同时方形腔体的腔壁和内部的传感器电路板紧密贴合不会造成死角而残留气体。