电子鼻温度控制系统的设计.pdf

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1、2011年第30卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)107电子鼻温度控制系统的设计朱国忠，李洪涛，潘敏，雷声(浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程系。浙江杭州310027)摘要：针对目前电子鼻中温度控制系统存在的不足，提出了一种使用简便、控制速度快，且精度高的温控系统。系统利用半导体制冷片的快速制热和制冷功能，通过控制制冷片两端的电流方向，同时使用PID控制算法和环境温度补偿方法，实现气室温度控制。通过实验，进一步验证了温度对湿度和传感器的影响。实验结

2、果表明：系统能够达到的控温精度为±0．3℃，并且通过控制气室温度，可有效提高电子鼻对气体的识别率。关键词：电子鼻；温度控制；PID控制；半导体制冷片；气体识别中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)02--0107-03DesignoftemperaturecontrolsystemforelectronicnoseZHUGuo—zhong，LIHong—tao，PANMin，LEISheng(BiosensorNationalSpecialLaboratory，KeyLaboratoryofBiomedical

3、EngineeringofMinistryofEducation，DepartmentofBiomedicalEngineering，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Aimingatthedeficiencyofcurrenttemperaturecontrolsystemsforelectronicnose，anewsystemwhichiseasyuse，rapidcontrolandhighprecisionispresented．Withtherapidheatingandco

4、olingfunctionsofthesemiconductorcoolingpiece，thesystemwhichachievetheobjecttemperaturebycontrollingthecurentdirectionofsemiconductorcoolingpiece，adjustingthePIDparametersandcompensatingambienttemperatureisdeveloped．Theimpactoftemperatureonhumidityandsensorsisverifiedthroughthe

5、experiment．Theexperimentalresultsshowthatthetemperaturecontrolprecisionofthesystemis±0．3℃．Thegasrecognitionrateoftheelectronicnoseisimprovedbycontrollingthetemperatureoftheairchamber．Keywords：electronicnose；temperaturecontrol；PIDcontrol；semiconductorcoolingpiece；gasrecognition

6、0引言于电子鼻的便携式设计，导致电子鼻无法最大程度地发挥电子鼻(electronicnose)是一种根据仿生学原理，用来其优点。分析、识别和检测复杂嗅味和挥发性气体的仪器。电子鼻本文报道了一种用于电子鼻的操作简便、控温速度快的工作机理是：通过传感器阵列获取对气体的响应，并将这且精度高的小型化温度控制系统，通过对香蕉在不同腐败种响应通过接口电路转换为数字信号，通过信号处理单元程度下产生气体的识别实验，验证了该系统能有效地提高分析转换而来的数字信号，并与数据库中的专家知识库信电子鼻的识别率。息进行比较、鉴别，来确定气体的类型，从而鉴别出相应的1系统硬件

7、设计物质J。在电子鼻的应用中，电子鼻系统对温度控制的要求非电子鼻技术在检测和识别气体方面可以具备简便、快常严格，以便提高电子鼻对农产品质量的识别精度。该温速、精确等优点j，近年来引起了研究人员的广泛关注，并控系统采用具有快速制冷制热功能的半导体制冷片，通过在很多领域得到了广泛应用，如，食品、农业、医药、环境监相关PID算法以控制制冷片电流方向和电压占空比，实现测等．4J。但现有的电子鼻大多使用金属氧化物半导体气制冷制热时间长短的控制，以达到控温目的。体传感器，其对温度变化比较敏感，为了保证电子鼻测量的温控系统采用高精度的数字式温湿度传感器SHT71

8、准确性，必须保证其气室温度的稳定，然而，目前用于电子采集气室温度，以温度设定值与检测值之差(控制鼻的温度控制方法，如水浴法