本申请涉及气味识别技术领域，特别涉及一种基于传感器阵列的气味识别设备。
背景技术：
食物的腐败是指不同物种的微生物通过分解食物，并利用汲取的营养进行繁殖的过程。常见的微生物种类包括某些病毒、霉菌、细菌等，能引起人类食品中毒频率最高的微生物是细菌。目前，食物样本中衡量食品腐坏的主要参数是细菌数量和毒素浓度。识别细菌的方法是通过生物化学测试完成的。
食物是新鲜还是腐败变质，通常从它的表面光泽、弹性、颜色、硬度和散发的气味等方面进行鉴别。目前，我国普遍采用细菌培养法检测食物是否变质，通过测量食物某种细菌群的含量做出食物是否可以食用的结论。
测量食物中的菌群含量的这种方法，需要很长时间化验分析才能做出结论，时间长，效率低。观察不同细菌在不同环境下的生存能力及不同细菌所产生的不同的毒素来识别样品中含有不同细菌，也使得一般的消费者很难采用此法来辨别食物的安全程度。
而采用气体检测的方法判断食品的新鲜度，目前，按照检测原理市场上主流的用于气体检测的传感器可分为四大类：金属氧化物半导体式(mos)，催化燃烧式(lel)，电化学式(ec)，和红外光学式(ndir)。若基于上述传统的四种传感器的气体检测仪表或设备，由于价格昂贵(几千～几万元人民币)，功耗大、选择性差等原因，难以满足日益增长的需求。
技术实现要素：
本申请实施方式的目的是提供一种基于传感器阵列的气味识别设备，同智能终端实现连接，用于日常多种气体测量应用，如测试食物新鲜及腐败程度、环境空气的质量及物体的气味识别及某些疾病的气味检测。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于传感器阵列的气味识别设备，包括：
进气孔、传感器模块、控制处理模块；所述进气孔设置于所述气味识别设备的壳体上，其中，
所述进气孔，用于待测气体流入所述气味识别设备的内部；
所述传感器模块，包括气敏传感器阵列，所述气敏传感器阵列上的气体敏感材料的电导率随着所述待测气体的浓度而发生改变，生成与所述待测气体的浓度相对应的电信号，并将所述电信号发送至所述控制处理模块；
所述控制处理模块，与所述传感器模块相连，用于控制所述传感器模块，并对所述传感器模块传输过来的电信号进行处理，获得气味识别结果。
优选地，所述气敏传感器阵列上的气体敏感材料的电导率随着所述待测气体的浓度而发生改变，根据所述电导率生成与所述待测气体的浓度相对应的电信号。
优选地，所述传感器模块还包括温度传感器和湿度传感器，用于获取温度信息和湿度信息。
优选地，所述控制处理模块对所述电信号先后进行降噪、放大、特征提取，获得特征响应谱，对所述特征响应谱进行模式识别，实现对待测气体分析。
优选地，还包括：
显示屏，所述显示屏设置于所述气味识别设备的壳体上；其中，
所述显示屏，用于显示所述气味识别设备的状态及所述气味识别结果。
优选地，还包括：
通讯模块，用于支持所述气味识别设备的信息传输和接收。
优选地，所述进气孔处设置防水透气膜。
优选地，所述气敏传感器阵列数量以及所述气体敏感材料的种类根据应用场景的不同而设置。
优选地，所述气敏传感器阵列包括挥发性胺类传感器、硫化氢传感器、氨气传感器和乙烯传感器的一种或几种组合构成，但不限于此。
优选地，所述通讯模块包括有线通讯和无线通讯。
优选地，还包括：开关按钮；其中，所述开关按钮设置于所述气味识别设备的壳体上；其中，所述开关按钮用于所述气味识别设备整机的开启、关闭及设备工作状态切换。
由上可见，与现有技术相比较，本技术方案可以检测附近的食物(蔬菜水果)气味，判断食物新鲜程度及是否变质；可以测量周围环境中的气体浓度，用于检测室内或室外的空气质量，如一氧化碳气体co、voc、甲醛hcoh；通过传感器阵列及模式识别的算法，识别气体的类别进而识别食物类别。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种基于传感器阵列的气味识别设备结构示意图；
图2为气味识别设备的工作原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。
除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
如图1所示，为本发明提出的一种基于传感器阵列的气味识别设备结构示意图。如图2所示，为气味识别设备的工作原理示意图。气味识别设备，包括：进气孔104、传感器模块106、控制处理模块108；所述进气孔104设置于所述气味识别设备的壳体上，其中，
所述进气孔104，用于待测气体流入所述气味识别设备的内部。
所述传感器模块106，包括气敏传感器阵列，所述气敏传感器阵列上的气体敏感材料的电导率随着所述待测气体的浓度而发生改变，生成与所述待测气体的浓度相对应的电信号，并将所述电信号发送至所述控制处理模块108。
所述控制处理模块108，与所述传感器模块106相连，用于控制所述传感器模块106，并对所述传感器模块传输过来的电信号进行处理，获得气味识别结果。
由图2可知，所述传感器模块106还包括温度传感器和湿度传感器，用于获取温度信息和湿度信息。
在本实施例中，气体分子通过进气孔104到达气敏传感器阵列的表面，气味中的各种化学成分会与气体敏感材料发生作用，传感器模块106将化学输入转换成电信号。在实际中，基于mems技术的气敏传感器具有检测气体范围广，成本低，功耗小，寿命长等优点，用于生活中的气体检测优势明显。本技术方案优选的mems气敏传感器阵列，利用mems工艺在si基衬底上制作微热板，所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的金属氧化物半导体材料。当传感器模块所处存在气体环境中时，传感器的电导率随空气中被检测气体的浓度而发生改变。该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。使用特定的电路将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的电信号。所述控制处理模块108对所述电信号先后进行降噪、放大、特征提取，获得特征响应谱，对所述特征响应谱进行模式识别，实现对待测气体分析。实际中，气味识别设备对某种气味的响应构成了气敏传感器阵列对该气味的对应传感器阵列信号，称之为特征响应谱。每种气味都会有它的特征响应谱，根据其特征响应谱可区分不同的气味。为实现对气味的定性或定量分析，将传感器阵列信号通过控制处理模块108对传感器阵列信号中的噪声进行消除、信号放大、特征提取，再采用合适的分析方法对其进行模式识别。实际应用中，模式识别算法优选的是神经网络算法实现气体识别，但不局限于此。如卷积神经网络、长短时记忆网络等均可用于气体识别。因此，本气味识别设备通过气敏传感器构成传感器阵列对多种气体的交叉敏感性进行测量，通过适当的分析方法，可以实现混合气体分析。例如，对食品(蔬菜、水果)的新鲜度的测量中，安装于设备中的气敏传感器包括但不限于挥发性胺类传感器、硫化氢传感器、乙烯传感器和氨气传感器等一种或多种组合。
由图1可知，在气味识别设备的壳体上还有显示屏102。控制处理模块生成的气味识别结果通过显示模块111作用下在显示屏102上呈现出来，同时，在显示模块111的作用下，显示屏102还可以显示气味识别设备的状态。气味识别设备上还配置有吊绳105，便于随身携带。
由图2可知，气味识别设备10与智能设备20通过通讯模块实现通讯。优选无线通讯模式，通讯模块上配置有蓝牙协议或wifi来实现气味识别设备10与智能设备20之间的无线通讯。与气味识别设备10配套使用的应用程序201安装在相应的智能设备20上，在智能终端20上启动相应的应用程序201，实现与气味识别设备10间的无线通讯。智能设备20通过无线通讯协议获取气味识别设备上的识别结果，直接或是经过再次处理后，测试结果将在智能设备20的显示屏幕上呈现结果。也可以将测试结果通过无线通讯协议传送至气味识别设备上，在显示模块111作用下在气味识别设备的显示屏102上呈现。
另外，气味识别设备10还设置有开关按钮103。将气味识别设备10放置在待检测处，如被测目标区域附近或待检测环境内，在开关模块110的作用下，长按开关按钮103启动气体识别设备，在一定的稳定时间之后，气味识别设备的显示屏102上就会显示出测试出的气体的浓度或及状态。短按开关按钮103，可以实现关闭气味识别设备显示屏的功能或关闭气味识别设备。
气味识别设备10还设置有电池112，电池优选可重复充电的电池，保证气体识别设备可以在没有有线供电的情况下正常工作。
由图1和图2可知，在实际应用中，气体识别设备10的壳体上安装有显示屏102，开关按钮103及进气孔104。显示屏102显示气体识别设备的基本状态及测量结果，与使用者实现简单的交互。开关按钮103用来实现设备整机及显示屏的开、关。进气孔104用于待测气体流入设备内部。为实现防水防尘功能，进气孔104处还可以选择安装防水透气膜107。传感器模块106，控制处理模块108，通讯模块109及电池均位于气体识别设备的壳体内部。其中，传感器模块106包含气敏传感器阵列及温度传感器、湿度传感器。气敏传感器阵列由多个含不同气敏材料的气体感测单元构成，气体感测单元数量及气敏材料种类根据应用场景的不同进行设计定制及组合。在食物新鲜度测量应用中选用挥发性胺类传感器、硫化氢传感器和氨气传感器等传感单元构成，但不仅限于此。气体传感器阵列与控制处理模块连接，控制处理模块对传感器模块进行控制，控制传感器模块中的各种传感器的采样时间以及周期，并对传感器模块106采样得到的数据进行数据处理。整理好的传感器数据由通讯模块109传输至智能设备20上，通讯模块109包含有线通讯和无线通讯两种功能，其中无线通讯协议优选低功耗蓝牙(ble)，但是不局限于此，也可为wifi、zigbee。终端应用程序安装在如智能手机，智能手表等智能设备20上，根据气体识别设备10处理的数据在气体识别设备10的显示屏及智能设备20的显示屏上显示结果，或是对比云端的数据获取最终的数据在气体识别设备10的显示屏及智能设备20的显示屏上显示结果。
本技术方案可以检测附近的食物(蔬菜水果)气味，判断食物新鲜程度及是否变质；可以测量周围环境中的气体浓度，用于检测室内或室外的空气质量，如一氧化碳气体co、voc、甲醛hcoh；通过传感器矩阵及模式识别的算法，识别气体的类别进而识别食物类别。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
1.一种基于传感器阵列的气味识别设备，其特征在于，包括：
进气孔、传感器模块、控制处理模块；所述进气孔设置于所述气味识别设备的壳体上，其中，
所述进气孔，用于待测气体流入所述气味识别设备的内部；
所述传感器模块，包括气敏传感器阵列，所述气敏传感器阵列生成与所述待测气体的浓度相对应的电信号，并将所述电信号发送至所述控制处理模块；
所述控制处理模块，与所述传感器模块相连，用于控制所述传感器模块，并对所述传感器模块传输过来的电信号进行处理，获得气味识别结果。
2.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，所述气敏传感器阵列上的气体敏感材料的电导率随着所述待测气体的浓度而发生改变，根据所述电导率生成与所述待测气体的浓度相对应的电信号。
3.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，所述传感器模块还包括温度传感器和湿度传感器，用于获取温度信息和湿度信息。
4.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，所述控制处理模块对所述电信号先后进行降噪、放大、特征提取，获得特征响应谱，对所述特征响应谱进行模式识别，实现对待测气体分析。
5.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，还包括：
显示屏，所述显示屏设置于所述气味识别设备的壳体上；其中，
所述显示屏，用于显示所述气味识别设备的状态及所述气味识别结果。
6.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，还包括：
通讯模块，用于支持所述气味识别设备的信息传输和接收。
7.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，所述进气孔处设置防水透气膜。
8.如权利要求1所述的气味识别设备，其特征在于，所述气敏传感器阵列数量以及所述气体敏感材料的种类根据应用场景的不同而设置。
9.如权利要求8所述的气味识别设备，其特征在于，所述气敏传感器阵列包括挥发性胺类传感器、硫化氢传感器、氨气传感器和乙烯传感器的一种或几种组合构成。
10.如权利要求6所述的气味识别设备，其特征在于，所述通讯模块包括有线通讯和无线通讯。
11.如权利要求1～10任一权利要求所述的气味识别设备，其特征在于，还包括：开关按钮；其中，所述开关按钮设置于所述气味识别设备的壳体上；其中，所述开关按钮用于所述气味识别设备整机的开启、关闭及设备工作状态切换。
技术总结