微型泵在电子鼻领域的应用介绍

一、背景介绍

电子鼻(electronicnose)是一种嗅觉模拟技术，也称为人工嗅觉、气味扫描仪或化学传感器阵列技术。当一种或多种气味物质经过电子鼻时，该气味物质的特殊信号可以被传感器感知并经过系列算法提取数据，利用不同风味物质的特殊信号，就可以来区分、辨识不同的气体样本，因而广泛应用于工业、食品的过程、生产控制。同时，某些特定的风味物质恰好可以表征样品在不同的原料产地、不同的收获时间、不同的加工条件、不同存放环境等多变量影响下的综合质量信息，因而也可以作为食品的质量控制和产地分析。电子鼻采用最先进的传感器组合而成，适用于检测含有挥发性物质的液体、固体样品。 电子鼻最早的报道是在1964年威尔克斯和哈特曼利用气体在电极上的氧化-还原反应对嗅觉过程进行电子模拟。到1994年，葛德娜发表关于电子鼻的综述性文章，正式确定了“电子鼻”的概念。从1994年以来，电子鼻又经历了20多年的快速发展，专门研究电子鼻的研究机构近二十多家都在欧美发达国家，国内的电子鼻行业也迅猛发展，根据2019年中国电子鼻产业深度调研和发展前景研究报告， 2018年我国电子鼻行业产量达到了约5.77万台，相比2016年的4.97万台增长了16.1%。在这个抢抓人工智能发展机遇的背景下，电子鼻行业前景可期。

二、应用简介

原理分析：电子鼻由多个性能彼此重叠的气敏传感器和适当的模式分类方法组成的具有识别单一和复杂气体能力的装置。电子鼻其工作原理与人的嗅觉形成相似，近似分为3个层次：①气味分子被人工嗅觉系统中的传感器阵列吸附，产生信号；②生成的信号经各种方法加工处理与传输；③将处理后的信号经模式识别系统做出判断。

1、电子鼻的结构：

电子鼻主要由气味取样操作器、气敏传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成。其中，气敏感器阵列是电子鼻关键部件之一，通常由多个气敏传感器构成，每个传感器具有独立的均匀分配的气室。

2、气路系统分析：

电子鼻气路系统主要包括微型泵、气室、流量计、压力表、过滤器及空气净化装置等组成。其中微型泵在电子鼻中有两个作用：
①采集样品；②传感器整列清洗。大多数厂家会将采样泵和清洗泵分开，原因是两者要求截然不同，采集样品时需要低流量且平滑稳定，而传感器整列清洗需要一定的压力和大流量。

三、应用难点

1、采集样品时需要低流量且平滑稳定，以免影响测试的准确性。

2、采集样品和传感器整列清洗都需要能够快速方便地调节流量及压力。

3、电子鼻作为一套智能设备，需要设备的主要部件具有远程控制和通讯功能。

四、解决方案

1、流量脉动性解决方案：

①采用三腔泵，较单腔泵流量更平稳，如：海霖微型泵C09系列；

②若采用单腔泵，保持高转速运行，同时可设置一定容积的缓冲气室来减轻气流脉动；

 

2、远程控制及多功能调速：

海霖微型泵调速方式多样，每个型号都含具有调速的版本，客户可根据自己的使用情况进行选用。如：C09系列有旋钮调速型、频率调速型及PWM调速型。 海霖微型泵大部分型号都具有远程启停和调速功能，如：50系列和60系列的顶配型还具有485通讯功能，方便设备的监控。

3、产品推荐：

C09微型真空泵

简述：直流无刷电机，三腔泵，多种调速版本（PWM、频率及旋钮调速型），相对真空度-37kpa左右，峰值流量范围1.5-2L/min（玻璃转子流量计测试数据），抽气口可满负载，但排气口必须畅通。 优点：三腔泵，输出流量平稳，多功能调速，体积小巧，兼容腐蚀性复杂介质。

D35微型抽打气泵

简述：直流无刷电机，单腔泵，多种调速版本（旋钮、频率及触控调速型），压力范围：40到130kpa，峰值流量范围2-8L/min（玻璃转子流量计测试数据），抽排气口均可以带大负载，甚至完全堵塞； 优点：输出流量较为平稳且可调，输出压力稳定（其中D35H输出压力130kpa以上），兼容腐蚀性复杂介质。

C13微型真空泵

简述：采用低功耗有刷电机，超小体积，电压低功耗特性特别适合便携移动设备；本型号泵峰值流量0.5L/min。