บทนำ:

จมูกอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์ที่ตรวจจับกลิ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเทียบกับความรู้สึกของมนุษย์ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยกลไกในการตรวจจับสารเคมี จมูกอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์ตรวจจับอัจฉริยะที่ใช้เซ็นเซอร์ก๊าซแบบอาร์เรย์ซึ่งซ้อนทับกันโดยเลือกพร้อมกับองค์ประกอบการปรับโครงสร้างรูปแบบ วันนี้จมูกอิเล็กทรอนิกส์ได้ให้ประโยชน์ภายนอกแก่อุตสาหกรรมการค้าเกษตรกรรมชีวการแพทย์เครื่องสำอางสิ่งแวดล้อมอาหารน้ำและงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ตรวจจับก๊าซที่เป็นอันตรายหรือเป็นพิษซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับนักดมกลิ่นของมนุษย์

จมูกอิเล็กทรอนิกส์

กลิ่นประกอบด้วยโมเลกุลซึ่งมีขนาดและรูปร่างเฉพาะ แต่ละโมเลกุลเหล่านี้มีตัวรับขนาดและรูปร่างที่สอดคล้องกันในจมูกของมนุษย์ เมื่อตัวรับเฉพาะได้รับโมเลกุลจะส่งสัญญาณไปยังสมองและสมองจะระบุกลิ่นที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลนั้น ๆ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ทำงานในลักษณะเดียวกับมนุษย์ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ใช้เซ็นเซอร์เป็นตัวรับ เมื่อเซ็นเซอร์เฉพาะได้รับโมเลกุลมันจะส่งสัญญาณไปยังโปรแกรมสำหรับการประมวลผลแทนที่จะส่งไปที่สมอง

หลักการทำงานของจมูกอิเล็กทรอนิกส์:

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการพัฒนาเพื่อเลียนแบบการดมกลิ่นของมนุษย์ซึ่งมีหน้าที่เป็นกลไกที่แยกจากกันไม่ได้กล่าวคือกลิ่นหรือรสจะถูกมองว่าเป็นการพิมพ์ลายนิ้วมือทั่วโลก โดยพื้นฐานแล้วเครื่องมือประกอบด้วยอาร์เรย์เซ็นเซอร์โมดูลการปรับโครงสร้างรูปแบบและการสุ่มตัวอย่างเฮดสเปซเพื่อสร้างรูปแบบสัญญาณที่ใช้ในการระบุลักษณะกลิ่น จมูกอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ๆ ได้แก่ ระบบตรวจจับระบบคอมพิวเตอร์ระบบจัดส่งตัวอย่าง

แผนภาพบล็อกจมูกอิเล็กทรอนิกส์

ระบบการจัดส่งตัวอย่าง: ระบบจัดส่งตัวอย่างช่วยให้สามารถสร้าง headspace ของตัวอย่างหรือสารระเหยซึ่งเป็นเศษส่วนที่วิเคราะห์ได้ จากนั้นระบบจะส่งพื้นที่ส่วนหัวนี้ไปยังระบบตรวจจับของจมูกอิเล็กทรอนิกส์

ระบบตรวจจับ: ระบบตรวจจับซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของเซ็นเซอร์เป็นส่วนที่มีปฏิกิริยาของเครื่องมือ เมื่อสัมผัสกับสารระเหยในขณะนั้นเซ็นเซอร์จะตอบสนองทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางไฟฟ้า

ระบบคอมพิวเตอร์: ในจมูกอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เซ็นเซอร์แต่ละตัวมีความไวต่อโมเลกุลทั้งหมดในลักษณะเฉพาะของมัน อย่างไรก็ตามในจมูกไบโออิเล็กทริกจะใช้โปรตีนตัวรับที่ตอบสนองต่อโมเลกุลของกลิ่นที่เฉพาะเจาะจง จมูกอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ใช้อาร์เรย์เซ็นเซอร์ที่ทำปฏิกิริยากับสารระเหย เมื่อใดก็ตามที่เซ็นเซอร์ตรวจจับกลิ่นใด ๆ การตอบสนองเฉพาะจะถูกบันทึกไว้ว่าสัญญาณจะถูกส่งไปยังค่าดิจิทัล

เซ็นเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปในจมูกอิเล็กทรอนิกส์

สารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์ (MOSFET)

การทำโพลีเมอร์

ไมโครบาลานซ์คริสตัลควอตซ์

เซ็นเซอร์ Piezoelectric

เซ็นเซอร์โลหะออกไซด์

เซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์:

นี้ใช้สำหรับ การสลับหรือขยายสัญญาณ สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ หลักการทำงานของมอสเฟตคือโมเลกุลที่เข้าสู่บริเวณเซ็นเซอร์จะถูกประจุบวกหรือลบซึ่งมีผลโดยตรงต่อสนามไฟฟ้าภายในมอสเฟต

เซ็นเซอร์โลหะออกไซด์: (MOS)

“ไดอะแกรมวงจรแปลง ac เป็น dc โดยไม่มีหม้อแปลง ”

เซ็นเซอร์นี้อาศัยการดูดซับโมเลกุลของก๊าซเพื่อกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการนำไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้านี้เป็นการวัดปริมาณของสารอินทรีย์ระเหยที่ดูดซับ

เซ็นเซอร์ Piezoelectric:

การดูดซับก๊าซลงบนพื้นผิวของโพลีเมอร์ทำให้มวลบนพื้นผิวเซ็นเซอร์เปลี่ยนแปลงไป นี่เป็นการเปลี่ยนความถี่เรโซแนนซ์ของคริสตัล

ความสมดุลของผลึกควอตซ์:

นี่เป็นวิธีการวัดมวลต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของเครื่องสะท้อนคริสตัล สิ่งนี้สามารถจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูล

การทำโพลีเมอร์:

เซ็นเซอร์ก๊าซโพลิเมอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทำงานโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าที่เกิดจากการดูดซับก๊าซลงบนพื้นผิวเซ็นเซอร์

การวิเคราะห์ข้อมูลสำหรับจมูกอิเล็กทรอนิกส์:

เอาต์พุตดิจิตอลที่สร้างโดยเซ็นเซอร์จมูกอิเล็กทรอนิกส์จะต้องได้รับการวิเคราะห์และตีความเพื่อให้ได้ มีสามประเภทหลักของเทคนิคที่มีจำหน่ายทั่วไป

การวิเคราะห์กราฟิก
การวิเคราะห์ข้อมูลหลายตัวแปร
การวิเคราะห์เครือข่าย

การวิเคราะห์ข้อมูลสำหรับจมูกอิเล็กทรอนิกส์

การเลือกวิธีที่ใช้ขึ้นอยู่กับข้อมูลอินพุตที่มีอยู่จากเซ็นเซอร์

รูปแบบที่ง่ายที่สุดของการลดข้อมูลคือการวิเคราะห์เชิงกราฟิกที่มีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบตัวอย่างหรือเปรียบเทียบองค์ประกอบการระบุกลิ่นของนักวิเคราะห์ที่ไม่รู้จักเทียบกับแหล่งที่มาที่รู้จักในไลบรารีอ้างอิง

“เครื่องวัดวามเร็วแบบดิจิตอลคืออะไร ”

การวิเคราะห์ข้อมูลหลายตัวแปรจะสร้างชุดของเทคนิคสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับการฝึกฝนหรือเทคนิคที่ไม่ได้รับการฝึกฝน เทคนิคที่ไม่ได้รับการฝึกฝนจะใช้เมื่อฐานข้อมูลของตัวอย่างที่ทราบไม่ได้ถูกสร้างขึ้นก่อนหน้านี้ เทคนิค MDA ที่ไม่ผ่านการฝึกอบรมที่ง่ายที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายคือการวิเคราะห์องค์ประกอบหลักการ การวิเคราะห์ข้อมูลจมูกแบบอิเล็กทรอนิกส์ MDA มีประโยชน์อย่างมากเมื่อเซ็นเซอร์มีความไวในการครอบคลุมบางส่วนต่อสารประกอบแต่ละชนิดที่มีอยู่ในเครื่องผสมตัวอย่าง PCA มีประโยชน์มากที่สุดเมื่อไม่มีตัวอย่างที่ทราบ

โครงข่ายประสาทเทียมเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่รู้จักกันดีที่สุดและได้รับมามากที่สุดซึ่งใช้ในชุดซอฟต์แวร์ทางสถิติสำหรับจมูกอิเล็กทรอนิกส์ที่มีจำหน่ายทั่วไป

ตัวอย่างระบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการตรวจจับกลิ่นผลไม้:

ระบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์

ระบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์ที่นำเสนอได้รับการทดสอบด้วยกลิ่นของผลไม้สามชนิด ได้แก่ เลมันกล้วยลิ้นจี่ กลิ่นถูกเตรียมโดยการวางตัวอย่างของผลไม้ในเบรกเกอร์ที่ปิดผนึกด้วยฝาปิด 8051 ถูกตั้งค่าในโหมดการทดสอบหรือการฝึกอบรม หากระบบอยู่ในโหมดการฝึกค่าเซ็นเซอร์จะแสดงบนจอ LCD หากระบบอยู่ในโหมดทดสอบผลการจำแนกของผลไม้เป้าหมายจะแสดงบนจอ LCD อาร์เรย์เซ็นเซอร์รับก๊าซผ่าน Valve1 ซึ่งปกติจะปิด ปั๊มสุญญากาศจะเปิดเป็นเวลา 20 วินาทีเพื่อสูบก๊าซออกจากอาร์เรย์เซ็นเซอร์

การตั้งค่าการทดสอบก๊าซสำหรับระบบ E-Nose ที่เสนอ

ค่า 1 ถูกปิดและให้ความต้านทานของเซ็นเซอร์ 60 วินาทีเพื่อเข้าสู่โหมดสถานะการศึกษา ผลการจำแนกประเภทของค่าคุณลักษณะของเซ็นเซอร์ปรากฏบนจอ LCD ห้องอาร์เรย์เซ็นเซอร์ถูกตัดการเชื่อมต่อจากเบรกเกอร์ตัวอย่างผลไม้และวาล์ว 1 ถูกเปิดเพื่อให้อากาศบริสุทธิ์วาล์ว 2 ถูกเปิดเพื่อให้กลิ่นถูกสูบออก ห้องนี้ออกอากาศด้วยอากาศบริสุทธิ์เป็นเวลาสองนาที

การใช้จมูกอิเล็กทรอนิกส์:

การวินิจฉัยทางการแพทย์และการตรวจสุขภาพ
การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร
การตรวจจับวัตถุระเบิด
การใช้งานอวกาศ (NASA)
การวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรม
ห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพ
ฝ่ายกระบวนการและการผลิต
การตรวจหากลิ่นยา
การตรวจหาแบคทีเรียที่เป็นอันตราย

ฉันหวังว่าตอนนี้คุณคงมีความคิดเกี่ยวกับการทำงานของจมูกอิเล็กทรอนิกส์แล้ว หากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือเกี่ยวกับไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ กรุณาแสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: