[发明专利]基于空间外差拉曼光谱的机器嗅觉气味传感系统

说明书

本发明公开了基于空间外差拉曼光谱的机器嗅觉气味传感系统，包括：安装上壳和安装底座，所述安装上壳和安装底座用于气体传感平台的安装与保护；气体传感平台，固定安装在安装底座顶端开设的安装槽内部，所述气体传感平台包括安装底板，所述安装底板上表面依次固定安装有第一组件、第二组件、第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件。本发明的有益效果是：本发明利用空间外差光谱仪作为一种干涉式光谱探测技术，不仅拥有超高的光谱分辨率(是普通光栅光谱仪的几十乃至上百倍)，而且具有信噪比高、稳定好、易于小型化集成等优点。与拉曼光谱配合使用能够将待测气体所有的拉曼特征谱线信息高分辨地呈现出来。

技术领域

本发明涉及一种机器嗅觉气味传感系统，具体为基于空间外差拉曼光谱的机器嗅觉气味传感系统，属于机器嗅觉技术领域。

背景技术

机器嗅觉(又称电子鼻)基于仿生学原理，由“多个性能彼此重叠的气敏传感器”模拟人类嗅觉细胞，并用“模式识别”方法模拟人类对嗅觉信息的认知和判断过程，实现其对气体的智能感知。与传统气体检测方法相比，机器嗅觉系统具有操作简单、检测快速，评价结果更为客观、准确等优点，使得它在食品安全、医疗诊断、工农业生产、环境检测、公共安全和航空航天等领域具有广泛的应用前景。

本发明提出“基于空间外差拉曼光谱的机器嗅觉气体传感系统”，一是改善机器嗅觉系统对“应用场景、检测环境稳定性、检测时间集中性”的依赖，提升机器嗅觉系统的应用前景，二是提出新颖的机器嗅觉数据处理算法，打破国外技术垄断，使我国在机器嗅觉的核心领域占有一席之地。

造成“应用场景、检测环境稳定性、检测时间集中性”问题的原因之一是现有机器嗅觉系统的“气体传感技术”仍不完善，表现在：气敏传感器阵列响应范围窄、阵列规模小(一般由几个到几十个传感器组成)导致其可检测气体种类有限，传感器响应/恢复时间长、寿命短、易中毒、抗干扰能力弱等导致其气体浓度检测精度低；原因之二是现有机器嗅觉系统的“数据处理算法”比较单一，表现在：现有机器嗅觉数据处理算法在解决小样本、一维传感数据时有良好的分析结果，但对大样本、可视化传感数据进行处理时存在着计算复杂度高、分析效率低等问题。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述问题而提出基于空间外差拉曼光谱的机器嗅觉气味传感系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，基于空间外差拉曼光谱的机器嗅觉气味传感系统，包括：

安装上壳和安装底座，所述安装上壳和安装底座用于气体传感平台的安装与保护；

气体传感平台，固定安装在安装底座顶端开设的安装槽内部，所述气体传感平台包括安装底板，所述安装底板上表面依次固定安装有第一组件、第二组件、第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件；

所述第一组件包括激光器，所述激光器发射的激光用于对待检测气体发出辐射，同时为平台提供运行能量；

所述第二组件包括滤波片组和空间滤波器，所述滤波片组和空间滤波器用于改善影像质量，包括去除高频噪声与干扰，及影像边缘增强、线性增强以及去模糊；

所述第三组件包括检测气室和准直透镜，所述检测气室用于待检测气体的储存，以及使待检测气体接收光线辐射；

所述第四组件包括分光棱镜、第一光栅和第二光栅，所述分光棱镜用于分散辐射光线，所述第一光栅和第二光栅用于提高空间外差光谱仪的光谱分别率；

所述第五组件包括光电探测元件CCD，所述CCD用于采集待检测气体的光谱图像。

优选的，所述安装上壳顶端一侧固定安装有控制按键，所述安装上壳顶端另一侧固定安装有显示屏，所述安装上壳顶端固定安装有两个通气连接嘴。

优选的，所述第一组件包括第一连接板，所述第一连接板上表面固定连接有连接安装座，所述连接安装座顶端转动安装有固定卡环，所述激光器固定安装在固定卡环和连接安装座之间。