本實(shí)用新型涉及一種基于電子鼻系統(tǒng)對(duì)豬肉新鮮度檢測(cè)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隨著動(dòng)物及食品科學(xué)的發(fā)展，評(píng)價(jià)豬肉的方式不斷改進(jìn)，特別是對(duì)豬肉新鮮度是對(duì)其衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的綜合評(píng)價(jià)，它可反應(yīng)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)性，安全性，還是體現(xiàn)豬肉品質(zhì)的重要指標(biāo)，長(zhǎng)期以來對(duì)于豬肉等食品品質(zhì)評(píng)價(jià)主要通過專家感官評(píng)測(cè)和化學(xué)評(píng)測(cè)兩種方法。其中，感官評(píng)測(cè)的主觀性強(qiáng)，存在較大個(gè)體差異，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，重復(fù)性差，并且人的感官對(duì)食品氣味具有適應(yīng)性，容易出現(xiàn)疲勞影響評(píng)價(jià)結(jié)果；另一種化學(xué)評(píng)測(cè)方法，如氣相色譜質(zhì)譜分析儀(GC-MS)、試紙法等，測(cè)量過程中需要制備和處理樣品，對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)水準(zhǔn)有較高的要求，而且化學(xué)檢測(cè)方法又有檢測(cè)周期較長(zhǎng)、儀器成本高等局限性，因此難以推廣。

進(jìn)一步地說，隨著科技的發(fā)展，電子鼻系統(tǒng)的出現(xiàn)從根本上克服了以上缺點(diǎn)，與傳統(tǒng)的氣體成分分析方法相比，它具有體積小、功耗低、可靠性高、價(jià)格低廉、可以實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量、可以實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)控、化學(xué)工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生、食品質(zhì)量檢測(cè)等領(lǐng)域，電子鼻又稱人工嗅覺分析系統(tǒng)，是由傳感系統(tǒng)和自動(dòng)化模式識(shí)別系統(tǒng)組成的針對(duì)各種氣味進(jìn)行識(shí)別的人工智能系統(tǒng)，其工作原理類似于人的鼻子，故稱之為“電子鼻”，其與普通的化學(xué)儀器分析不同，通過電子鼻系統(tǒng)分析得到的不是被測(cè)樣品中某種或某幾種成分的定性與定量結(jié)果，而是獲得樣品中揮發(fā)性成分的整體信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種利用該電子鼻系統(tǒng)可以對(duì)豬肉樣品氣味檢測(cè)，具有識(shí)別新鮮度功能的基于電子鼻系統(tǒng)對(duì)豬肉新鮮度檢測(cè)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于電子鼻系統(tǒng)對(duì)豬肉新鮮度檢測(cè)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣體采集裝置和控制裝置，所述控制系統(tǒng)控制氣體采集裝置；

所述氣體采集裝置包括加熱裝置和罩體，所述加熱裝置設(shè)有顯示屏，調(diào)溫旋鈕和電源接孔，其內(nèi)部設(shè)有調(diào)溫加熱系統(tǒng)，所述調(diào)溫加熱系統(tǒng)包括微處理器，溫控模塊和電源模塊，所述微處理器分別連接溫控模塊，顯示屏和調(diào)溫旋鈕，所述調(diào)溫旋鈕連接電源模塊，所述電源模塊連接電源接孔，所述加熱裝置上設(shè)有加熱平臺(tái)，所述加熱平臺(tái)內(nèi)布置了電熱元件，所述電熱元件連接溫控模塊，所述罩體頂端設(shè)有插入口，所述插入口內(nèi)插入了安裝了電纜的連接管，所述連接管端安裝了氣體傳感器陣列；

所述控制裝置通過連接管連接氣體傳感器陣列，所述控制器設(shè)有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括氣體傳感器陣列驅(qū)動(dòng)模塊，電源，信號(hào)調(diào)理模塊組，信號(hào)放大模塊組，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組,無線通信模塊和微處理器，所述電源包括傳感器電源和控制電源，所述氣體傳感器陣列驅(qū)動(dòng)模塊分別連接傳感器電源和氣體傳感器陣列，所述氣體傳感器陣列還連接信號(hào)調(diào)理模塊組，所述信號(hào)調(diào)理模塊組連接信號(hào)放大模塊組，所述信號(hào)放大模塊組連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組連接微處理器，所述微處理器分別連接無線通信模塊和控制電源。

優(yōu)選的，所述調(diào)溫旋鈕具有調(diào)溫和開關(guān)功能，其設(shè)在加熱裝置的右側(cè)，所述電源接孔設(shè)在加熱裝置的左側(cè)。

優(yōu)選的，所述氣體傳感器陣列包括六種費(fèi)加羅金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，其分別為型號(hào)TGS2610、TGS2600、TGS2620、TGS2602、TGS2201和TGS2611構(gòu)成氣體傳感器陣列。

優(yōu)選的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組采用的型號(hào)為AD7794。

優(yōu)選的，所述微處理器采用的型號(hào)為STM32F103ZE,實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體傳感器陣列的控制和數(shù)據(jù)采集。

優(yōu)選的，所述無線通信模塊選用WIFI，GSM和藍(lán)牙中的一種。

優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與無線通信模塊相通信，用于將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：本實(shí)用新型采用分立式氣體傳感器陣列，在實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)放置在加熱裝置上放置需檢測(cè)的豬肉樣品，通過調(diào)溫加熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度，由此對(duì)豬肉樣品進(jìn)行氣體成分檢測(cè)，獲得“氣體指紋信息”，并且由微處理器連接無線無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，由此建立“氣味指紋數(shù)據(jù)庫”，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確區(qū)分，采用6種費(fèi)加羅金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器陣列可對(duì)被測(cè)食物進(jìn)行無損檢測(cè)的電子鼻系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用該電子鼻系統(tǒng)可以對(duì)豬肉樣品氣味檢測(cè)，并且與上位機(jī)設(shè)有的氣味數(shù)據(jù)庫對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬肉氣味識(shí)別新鮮度的功能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型基于電子鼻系統(tǒng)對(duì)豬肉新鮮度檢測(cè)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型氣體采集裝置的構(gòu)造圖。

圖3是本實(shí)用新型調(diào)溫加熱系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。

圖中：氣體采集裝置1，加熱裝置2，顯示屏21，調(diào)溫旋鈕22，電源接孔23，調(diào)溫加熱系統(tǒng)3，微處理器31，溫控模塊32，電源模塊33，加熱平臺(tái)4，電熱元件41，罩體5，插入口51，氣體傳感器陣列6，連接管61，電纜611，控制裝置7，控制系統(tǒng)70，氣體傳感器陣列驅(qū)動(dòng)模塊71，電源72，傳感器電源721，控制電源722，信號(hào)調(diào)理模塊組73，信號(hào)放大模塊組74，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組75,無線通信模塊76，微處理器77，上位機(jī)8，豬肉樣品9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1至圖3所示，一種基于電子鼻系統(tǒng)對(duì)豬肉新鮮度檢測(cè)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣體采集裝置1和控制裝置7，所述控制裝置7控制氣體采集裝置1；

所述氣體采集裝置7包括加熱裝置2和罩體5，罩體可采用玻璃罩體，所述加熱裝置2設(shè)有顯示屏21，調(diào)溫旋鈕22和電源接孔23，顯示屏用于顯示調(diào)節(jié)溫度和調(diào)節(jié)后的溫度，調(diào)溫旋鈕可調(diào)節(jié)溫度，其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為打開和加溫，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為降溫和關(guān)閉，其內(nèi)部設(shè)有調(diào)溫加熱系統(tǒng)，所述調(diào)溫加熱系統(tǒng)3包括微處理器31，溫控模塊32和電源模塊33，所述微處理器31分別連接溫控模塊32，顯示屏21和調(diào)溫旋鈕22，通過控制器連接溫控模塊，可對(duì)溫控模塊調(diào)節(jié)后，由溫控模塊調(diào)節(jié)電熱元件的溫度，所述調(diào)溫旋鈕22連接電源模塊33，所述電源模塊33連接電源接孔23，所述加熱裝置上設(shè)有加熱平臺(tái)4，加熱平臺(tái)上可放置檢測(cè)的豬肉樣品9，所述加熱平臺(tái)4內(nèi)布置了電熱元件41，電熱元件可采用加熱絲，電熱棒或電加熱圈，所述電熱元件41連接溫控模塊32，所述罩體5頂端設(shè)有插入口51，所述插入口51內(nèi)插入了安裝了電纜611的連接管61，所述連接管61上安裝了氣體傳感器陣列6；氣體傳感器陣列置于氣體采集裝置內(nèi)部,可對(duì)加熱后的豬肉樣品發(fā)出的被測(cè)敏感氣體進(jìn)行探測(cè)。

所述控制裝置7通過連接管61連接氣體傳感器陣列6，所述控制裝置7設(shè)有控制系統(tǒng)70，所述控制系統(tǒng)70包括氣體傳感器陣列驅(qū)動(dòng)模塊71，電源72，信號(hào)調(diào)理模塊組73，信號(hào)放大模塊組74，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組75,無線通信模塊76和微處理器77，所述電源72包括傳感器電源721和控制電源722，所述氣體傳感器陣列驅(qū)動(dòng)模塊71分別連接傳感器電源和氣體傳感器陣列6，所述氣體傳感器陣列6還連接信號(hào)調(diào)理模塊組73，所述信號(hào)調(diào)理模塊組73連接信號(hào)放大模塊組74，所述信號(hào)放大模塊組74連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組75，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組75連接微處理器77，氣體傳感器陣列驅(qū)動(dòng)模塊通過電纜與氣體傳感器陣列相連，向氣體傳感器陣列提供驅(qū)動(dòng)電流，并使它們工作在預(yù)置狀態(tài)。氣體采集裝置用來為氣體檢測(cè)提供一個(gè)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。環(huán)境條件的改變可由控制裝置對(duì)氣體采集裝置的控制得以實(shí)現(xiàn)。上述控制系統(tǒng)是以電子鼻形式來檢測(cè)，其仿照人類的嗅覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)而成，所以其原理上和人體嗅覺系統(tǒng)十分相似，按照人的嗅覺形成過程，電子鼻對(duì)氣味的分析識(shí)別包含三個(gè)部分：(1)氣味分子被人工嗅覺系統(tǒng)中的氣體傳感器陣列吸附，產(chǎn)生信號(hào)；(2)生成的信號(hào)經(jīng)加工處理與傳輸；(3)將處理后的信號(hào)經(jīng)模式識(shí)別系統(tǒng)做出判斷；所述微處理器77分別連接無線通信模塊73和控制電源721?？刂葡到y(tǒng)由氣體傳感器陣列連接信號(hào)調(diào)理模塊組根據(jù)各氣體傳感器的氣敏特性存在差異性，可設(shè)置針對(duì)不同參數(shù)特性量級(jí)的信號(hào)調(diào)理模塊組。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將氣體傳感器陣列信號(hào)調(diào)理模塊組輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為微處理器所需的數(shù)字量。同時(shí)，為了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，控制系統(tǒng)采用32位微處理器STM32F103ZE作為核心控制器，可以對(duì)各信號(hào)調(diào)理模塊組通道進(jìn)行切換和模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制。

所述調(diào)溫旋鈕22具有調(diào)溫和開關(guān)功能，其設(shè)在加熱裝置2的右側(cè)，所述電源接孔23設(shè)在加熱裝置2的左側(cè)，方便操作。

所述氣體傳感器陣列6包括6種性能優(yōu)良的費(fèi)加羅金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，其分別為型號(hào)TGS2610、TGS2600、TGS2620、TGS2602、TGS2201和TGS2611構(gòu)成氣體傳感器陣列。氣體傳感器陣列為氣體傳感器，其作為獲取樣品特征信息的源頭，是硬件系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)食物品質(zhì)評(píng)價(jià)的需求，由于各氣體傳感器的氣敏特性(內(nèi)阻)存在差異性，氣體傳感器陣列信號(hào)調(diào)理模塊組針對(duì)不同量級(jí)(1kΩ、15kΩ、27kΩ)的傳感器內(nèi)阻，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的配套傳感器驅(qū)動(dòng)模塊，并且可以根據(jù)實(shí)際情況由微處理器對(duì)各通路進(jìn)行切換。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組75采用的型號(hào)為AD7794。

所述微處理器77采用的型號(hào)為STM32F103ZE,實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體傳感器陣列的控制和數(shù)據(jù)采集。

所述無線通信模塊76選用WIFI，GSM，藍(lán)牙中的一種，其可通過無線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通信，傳輸數(shù)據(jù)。

所述系統(tǒng)還包括上位機(jī)8，所述上位機(jī)8通過無線網(wǎng)絡(luò)與無線通信模塊76相通信，用于將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，在上位機(jī)內(nèi)具有各種不同新鮮度氣味數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。測(cè)試過程中，控制系統(tǒng)通過無線通信方式將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終將氣體檢測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)出來，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該檢測(cè)豬肉樣品的新鮮度的明確化。

基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的工作原理在于：氣體傳感器陣列均置于罩體內(nèi)，罩體內(nèi)形成氣室，通過加熱裝置對(duì)放置在加熱塊上的被檢測(cè)豬肉樣品進(jìn)行加熱控制，由此散發(fā)出被測(cè)氣體，由于被測(cè)氣體與傳感器接觸后，其表面電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化，通過信號(hào)調(diào)理模塊組將半導(dǎo)體傳感器輸出信號(hào)調(diào)整，經(jīng)過處理的信號(hào)由信號(hào)放大模塊組，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組進(jìn)行量化，將信號(hào)最終傳輸給微處理器控制，由于半導(dǎo)體傳感器的性能受其工作環(huán)境溫度的影響，實(shí)驗(yàn)中，利用加熱的方式保證測(cè)試環(huán)境溫度恒定，減小溫度因素對(duì)傳感器特性的影響，同時(shí)促進(jìn)樣品氣體的充分揮發(fā)，最終，通過微處理器處理數(shù)據(jù)，并且將該處理數(shù)據(jù)通過無線通信模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由于上位機(jī)內(nèi)設(shè)有豬肉各種氣味及其相應(yīng)的新鮮度的數(shù)據(jù)，由此對(duì)數(shù)據(jù)分析和剖析，實(shí)現(xiàn)對(duì)該豬肉樣品新鮮度的明確化。

本實(shí)用新型采用分立式氣體傳感器陣列，在實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)放置在加熱裝置上放置需檢測(cè)的豬肉樣品，通過調(diào)溫加熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度，由此對(duì)豬肉樣品進(jìn)行氣體成分檢測(cè)，獲得“氣體指紋信息”，并且由微處理器連接無線無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，由此建立“氣味指紋數(shù)據(jù)庫”，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確區(qū)分，采用6種費(fèi)加羅金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器陣列可對(duì)被測(cè)食物進(jìn)行無損檢測(cè)的電子鼻系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用該電子鼻系統(tǒng)可以對(duì)豬肉樣品氣味檢測(cè)，并且與上位機(jī)設(shè)有的氣味數(shù)據(jù)庫對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬肉氣味識(shí)別新鮮度的功能。

需要指出的是，上述較佳實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。