소개:

전자 코는 인간의 후각보다 효과적으로 냄새를 감지하는 장치입니다. 전자 코는 화학적 감지 메커니즘으로 구성됩니다. 전자 코는 패턴 재구성 구성 요소와 함께 선택적으로 겹치는 일련의 가스 센서를 사용하는 지능형 감지 장치입니다. 이제 전자 코는 상업 산업, 농업, 생물 의학, 화장품, 환경, 식품, 물 및 다양한 과학 연구 분야의 진실성에 외부 혜택을 제공했습니다. 전자 코는 사람이 스니퍼 할 수없는 위험하거나 유독 한 가스를 감지합니다.

전자 코

냄새는 특정 크기와 모양을 가진 분자로 구성됩니다. 이 분자들 각각은 인간의 코에 상응하는 크기와 모양의 수용체를 가지고 있습니다. 특정 수용체가 분자를 받으면 뇌에 신호를 보내고 뇌는 특정 분자와 관련된 냄새를 식별합니다. 전자 코는 인간과 비슷한 방식으로 작동합니다. 전자 코는 센서를 수용체로 사용합니다. 특정 센서가 분자를 수신하면 뇌가 아닌 처리를 위해 프로그램에 신호를 전송합니다.

전자 코 작동 원리 :

전자 코는 기능이 별개의 메커니즘이 아닌 인간의 후각을 모방하기 위해 개발되었습니다. 즉 냄새 나 풍미가 글로벌 지문으로 인식됩니다. 기본적으로 기기는 냄새 특성화에 사용되는 신호 패턴을 생성하기 위해 센서 어레이, 패턴 재구성 모듈 및 헤드 스페이스 샘플링으로 구성됩니다. 전자 코는 검출 시스템, 컴퓨팅 시스템, 시료 전달 시스템의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

전자 코 블록 다이어그램

샘플 전달 시스템 : 샘플 전달 시스템을 사용하면 분석 된 분획 인 샘플 또는 휘발성 화합물의 헤드 스페이스를 생성 할 수 있습니다. 시스템은이 머리 공간을 전자 코의 감지 시스템으로 보냅니다.

감지 시스템 : 센서 그룹으로 구성된 감지 시스템은 기기의 반응 부분입니다. 이때 휘발성 화합물과 접촉하면 센서가 반응하여 전기적 특성이 변경됩니다.

컴퓨팅 시스템 : 대부분의 전자 코에서 각 센서는 특정 방식으로 모든 분자에 민감합니다. 그러나 생체 전기 코에서는 특정 냄새 분자에 반응하는 수용체 단백질이 사용됩니다. 대부분의 전자 코는 휘발성 화합물에 반응하는 센서 어레이를 사용합니다. 센서가 냄새를 감지 할 때마다 신호가 디지털 값으로 전송된다는 특정 응답이 기록됩니다.

전자 코에서 더 일반적으로 사용되는 센서

금속 산화물 반도체 (MOSFET)

전도성 폴리머

석영 크리스탈 마이크로 밸런스

압전 센서

금속 산화물 센서

금속 산화물 반도체 센서 :

이것은 스위칭 또는 증폭 전자 신호. MOSFET의 작동 원리는 센서 영역에 들어가는 분자가 MOSFET 내부의 전기장에 직접 영향을 미치는 양 또는 음으로 충전된다는 것입니다.

금속 산화물 센서 : (MOS)

“저역 통과 필터의 종류 ”

이 센서는 가스 분자의 흡착을 기반으로 전도도의 변화를 유발합니다. 이 전도도 변화는 흡착 된 휘발성 유기 화합물의 양을 측정합니다.

압전 센서 :

폴리머 표면에 가스가 흡착되면 센서 표면의 질량이 변합니다. 이것은 차례로 크리스탈의 공진 주파수에 변화를 일으 킵니다.

석영 크리스탈 마이크로 밸런스 :

수정 공진기의 주파수 변화를 측정하여 단위 면적당 질량을 측정하는 방법입니다. 이것은 데이터베이스에 저장할 수 있습니다.

전도성 폴리머 :

전도성 폴리머 가스 센서는 가스가 센서 표면에 흡착되어 발생하는 전기 저항의 변화를 기반으로 작동합니다.

전자 코에 대한 데이터 분석 :

전자 코 센서에서 생성 된 디지털 출력은 제공하기 위해 분석되고 해석되어야합니다. 상업적으로 이용 가능한 기술에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.

그래픽 분석
다변량 데이터 분석
네트워크 분석

전자 코 데이터 분석

사용되는 방법의 선택은 센서에서 사용 가능한 입력 데이터에 따라 다릅니다.

데이터 축소의 가장 간단한 형태는 샘플을 비교하거나 참조 라이브러리의 알려진 소스와 비교하여 알 수없는 분석가의 냄새 식별 요소를 비교하는 데 유용한 그래픽 분석입니다.

“파란 치아는 어떻게 작동합니까 ”

다변량 데이터 분석은 훈련되거나 훈련되지 않은 데이터 분석을위한 일련의 기법을 생성합니다. 훈련되지 않은 기술은 알려진 샘플의 데이터베이스가 이전에 구축되지 않은 경우에 사용됩니다. 가장 간단하고 가장 널리 사용되는 훈련되지 않은 MDA 기술은 주성분 분석입니다. 전자 코 데이터 분석 MDA는 센서가 샘플 믹서에 존재하는 개별 화합물에 대해 부분적으로 커버리지 감도를 가질 때 매우 유용합니다. PCA는 알려진 샘플이 없을 때 가장 유용합니다.

신경망은 상업적으로 이용 가능한 전자 코에 대한 통계 소프트웨어 패키지에서 사용되는 가장 잘 알려져 있고 가장 파생 된 분석 기술입니다.

과일 냄새 감지를위한 전자 코 시스템의 예 :

전자 코 시스템

제안 된 전자 코 시스템은 leman, banana, litchi의 세 가지 과일 냄새로 테스트되었습니다. 냄새는 덮개로 밀봉 된 차단기에 과일 샘플을 넣어 준비했습니다. 8051은 테스트 또는 훈련 모드로 설정되었습니다. 시스템이 트레이닝 모드 인 경우 LCD에 센서 값이 표시됩니다. 시스템이 테스트 모드 인 경우 대상 과일의 분류 결과가 LCD에 표시됩니다. 센서 어레이는 일반적으로 닫혀있는 Valve1을 통해 가스를받습니다. 진공 펌프는 센서 어레이에서 가스를 펌핑하기 위해 20 초 동안 켜집니다.

제안 된 E-Nose 시스템에 대한 가스 테스트 설정

value1은 닫히고 센서 저항은 연구 상태 모드에 도달하기 위해 60 초가 주어졌습니다. 센서 특성 값의 분류 결과가 LCD에 나타납니다. 센서 어레이 챔버를 과일 샘플 차단기에서 분리하고 밸브 1을 열어 신선한 공기를 전환하고 밸브 2를 열어 냄새를 펌핑했습니다. 챔버를 2 분 동안 신선한 공기로 환기시켰다.

전자 코의 적용 :