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一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置

阅读：1099发布：2020-07-04

IPRDB可以提供一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置，包括样品室、测试室、真空泵；真空泵通过三号电磁阀与样品室连通，同时通过四号电磁阀与测试室连通；还包括压缩空气瓶，压缩空气瓶通过六号电磁阀与样品室连接，同时通过七号电磁阀与测试室连接；六号电磁阀与七号电磁阀也相互连接；样品室通过单向阀和五号电磁阀与测试室连接；还包括控制系统，控制系统与各个电磁阀、各个循环气泵、各个温度、压力传感器、以及电动缸、真空泵、压缩空气瓶各自电信号连接。本发明通过样品室进行气体采集，通过测试室进行扇贝品质分析，温度和压力控制准确度很高，测试结果准确；各部件之间的综合利用率较高，结构简单，体积紧凑，成本也较低。，下面是一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置，其特征在于：

包括样品室(1)，所述样品室上端具有滑动式的顶盖，内部设有电动缸(4)，电动缸(4)顶杆与顶盖下部连接；样品室内部设有样品加热器(3)，样品加热器(3)通过一号电磁阀(7)与一号半导体冷热器(5)一端连接，一号半导体冷热器(5)另一端通过一号循环气泵(8)与样品室(1)连接；所述样品室设有一号压力传感器(9)、一号温度传感器(10)，所述样品室内部可通过顶盖上的二号电磁阀(11)与外部连通；

还包括测试室(2)，所述测试室通过二号循环气泵(23)与二号半导体冷热器(6)一端连接，二号半导体冷热器(6)另一端通过九号电磁阀(22)与测试室(2)连接；所述测试室(2)上设有二号温度传感器(20)和二号压力传感器(21)；测试室(2)内部通过八号电磁阀(19)与外部连通；

还包括真空泵(14)，所述真空泵(14)通过三号电磁阀(12)与样品室(1)连通，同时通过四号电磁阀(13)与测试室(2)连通；

还包括压缩空气瓶(25)，所述压缩空气瓶通过六号电磁阀(17)与样品室(1)连接，同时通过七号电磁阀(18)与测试室(2)连接；六号电磁阀(17)与七号电磁阀(18)也相互连接；

所述样品室(1)通过单向阀(15)和五号电磁阀(16)与测试室(2)连接；

还包括控制系统，所述控制系统与各个电磁阀、各个循环气泵、各个温度、压力传感器、以及电动缸(4)、真空泵(14)、压缩空气瓶(25)各自电信号连接。

2.如权利要求1所述的扇贝品质分析装置，其特征在于：测试室(2)底板安装有金属氧化物半导体传感器测试装置，该金属氧化物半导体传感器测试装置由金属氧化物半导体传感器(26)和采集板卡(27)组成。

3.如权利要求2所述的扇贝品质分析装置，其特征在于：其中金属氧化物半导体传感器(26)的数量为12个，以圆形排列的方式均匀布置在采集板卡(27)表面，通过外接端口实现数据采集。

4.如权利要求1所述的扇贝品质分析装置，其特征在于：所述一号半导体冷热器(5)、二号半导体冷热器(6)各自包括腔体A(28)、轴流风扇(29)、半单体制冷片(30)、腔体B(31)，所述腔体B(31)两端与样品室(1)连通，半导体制冷片(30)设置在腔体A(28)与腔体B(31)之间，腔体A(28)与外部连通。

5.一种权利要求1所述的扇贝品质分析装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

气体采集过程：扇贝样品放入样品加热器(3)内，将样品加热器(3)放入样品室后，通过电动缸(4)关闭样品室(1)顶部的端盖。关闭二号电磁阀(11)、四号电磁阀(13)、五号电磁阀(16)、六号电磁阀(17)，七号电磁阀(18)；开启一号电磁阀(7)和、三号电磁阀(12)、真空泵(14)开始抽取样品室(1)内的气体，由一号压力传感器(9)采集样品室(1)气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵(14)停止工作，然后关闭三号电磁阀(12)，开启六号电磁阀(17)，压缩空气瓶(25)向样品室(1)释放洁净空气，当绝对气压值达到90000Pa时，关闭六号电磁阀(17)；一号半导体冷热器(5)开始制热工作，一号气体循环泵(8)开启运行，同时样品加热器(3)内的微型电机(33)和搅拌叶片(34)进入工作状态，样品室(1)内的气体进入到一号半导体冷热器(5)被加热到50±0.5℃，被加热后的气体通过一号电磁阀(7)进入到样品加热器(3)内，加热扇贝样品，使得扇贝释放挥发性气味物质。整个加热和释放气味时间为10分钟。

一号半导体冷热器(5)控制样品室(1)内的气体温度，使得气体的温度稳定在50±0.5℃；气体从样品室(1)进入测试室(2)的工作过程：关闭八号电磁阀(19)、开启四号电磁阀(13)和九号电磁阀(22)。其余电磁阀状态不变。真空泵(14)开始抽取测试室(2)内的气体，由二号压力传感器(21)采集测试室(2)气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵(14)停止工作，关闭四号电磁阀(13)，开启五号电磁阀(16)，其余电磁阀状态不变，使得样品室内的气体通过单向阀(15)和五号电磁阀(16)进入样品室；同时开启电动缸(4)，使得样品室(1)的顶部端盖向下运动压缩内部气体，当二号压力传感器(21)测得测试室(2)内部气压达到100000Pa时，电动缸(4)停止，立刻关闭五号电磁阀(16)，然后电动缸(4)工作使得样品室(1)的顶部端盖复位；关闭一号半导体冷热器(5)，关闭一号气体循环泵(8)，开启电动缸(4)使得样品室(1)的顶部端盖开启，拿出样品加热器(3)，洗净后重新安装到样品室(1)内，为下一次实验准备；

气体测试过程：开启九号电磁阀(22)，关闭四号电磁阀(13)、五号电磁阀(16)和七号电磁阀(18)，其余电磁阀状态不变。二号半导体冷热器(6)开始工作，二号气体循环泵(23)开启运行，维持测试室(2)内的气体的温度稳定在50±0.5℃。测试室(2)内的金属氧化物半导体传感器(26)采集气体信号。每隔5秒采集一次信号值，共采集3次信号值，取3次信号值的数学平均值为最终信号值；气体信号采集结束后，开启四号电磁阀(13)，开启真空泵(14)工作，抽取测试室内的气体，由二号压力传感器(21)采集测试室(2)气压，当绝对气压值低于

10Pa时，真空泵(14)停止工作，关闭四号电磁阀(13)，开启七号电磁阀(18)，压缩空气瓶(25)向测试室(2)释放洁净空气，二号压力传感器(21)采集测试室(2)气压，当绝对气压值达到100000Pa时，关闭七号电磁阀(16)。

说明书全文

一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种扇贝品质分析装置，具体来说，是一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置，属于扇贝品质分析技术领域。

背景技术

[0002] 现有的扇贝品质分析一般根据气味、理化指标等参数来进行评价，气味的人工判别往往带有主观色彩，而理化指标判别往往要借助复杂的仪器设备，繁琐而复杂。现有的电子鼻设备已经具有了快捷、灵敏等优点，但是其设备昂贵，维护和操作的技术要求高，这都制约该评价技术在实际中应用，这就要求一种简单，可靠，价格低廉且携带方便的便携式品质评价设备来适应行业的需求。

发明内容

[0003] 本发明需要解决的技术问题是：

[0004] 针对单个传感器对于混合气体的选择性较差，本发明使用12个性能交叉的金属氧化物半导体气体传感器阵列，可以精确区分扇贝释放的不同气味特征。创新性的开发基于金属氧化物半导体传感器扇贝品质分析装置，可实现测试过程中温度和压力准确度的精确控制，操作简便、气味识别能力强，设备成本低，可方便携带。

[0005] 本发明采取以下技术方案：

[0006] 一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置，包括样品室1，所述样品室上端具有滑动式的顶盖，内部设有电动缸4，电动缸4顶杆与顶盖下部连接；样品室内部设有样品加热器3，样品加热器3通过一号电磁阀7与一号半导体冷热器5一端连接，一号半导体冷热器5另一端通过一号循环气泵8与样品室1连接；所述样品室设有一号压力传感器9、一号温度传感器10，所述样品室内部可通过顶盖上的二号电磁阀11与外部连通；还包括测试室2，所述测试室通过二号循环气泵23与二号半导体冷热器6一端连接，二号半导体冷热器6另一端通过九号电磁阀22与测试室2连接；所述测试室2上设有二号温度传感器20和二号压力传感器21；测试室2通过八号电磁阀19与外部连通；还包括真空泵14，所述真空泵14通过三号电磁阀12与样品室1连通，同时通过四号电磁阀13与测试室2连通；还包括压缩空气瓶25，所述压缩空气瓶通过六号电磁阀17与样品室1连接，同时通过七号电磁阀18与测试室2连接；六号电磁阀17与七号电磁阀18也相互连接；所述样品室1通过单向阀15和五号电磁阀16与测试室2连接；还包括控制系统，所述控制系统与各个电磁阀、各个循环气泵、各个温度、压力传感器、以及电动缸4、真空泵14、压缩空气瓶25各自电信号连接。

[0007] 进一步的，测试室2底板安装有金属氧化物半导体传感器测试装置，该金属氧化物半导体传感器测试装置由金属氧化物半导体传感器26和采集板卡27组成。

[0008] 更进一步的，其中金属氧化物半导体传感器26的数量为12个，以圆形排列的方式均匀布置在采集板卡27表面，通过外接端口实现数据采集。

[0009] 进一步的，所述一号半导体冷热器5、二号半导体冷热器6各自包括腔体A28、轴流风扇29、半单体制冷片30、腔体B31，所述腔体B31两端与样品室1连通，半导体制冷片30设置在腔体A28与腔体B31之间，腔体A28与外部连通。

[0010] 一种上述的扇贝品质分析装置的工作方法，包括以下步骤：

[0011] 气体采集过程：扇贝样品放入样品加热器3内，将样品加热器3放入样品室后，通过电动缸4关闭样品室1的顶部端盖。关闭二号电磁阀11、四号电磁阀13、五号电磁阀16、六号电磁阀17，七号电磁阀18；开启一号电磁阀7和、三号电磁阀12、真空泵14开始抽取样品室1内的气体，由一号压力传感器9采集样品室1气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵14停止工作，然后关闭三号电磁阀12，开启六号电磁阀17，压缩空气瓶25向样品室1释放洁净空气，当绝对气压值达到90000Pa时，关闭六号电磁阀17；一号半导体冷热器5开始制热工作，一号气体循环泵8开启运行，同时样品加热器3内的微型电机33和搅拌叶片34进入工作状态，样品室1内的气体进入到一号半导体冷热器5被加热到50±0.5℃，被加热后的气体通过一号电磁阀7进入到样品加热器3内，加热扇贝样品，使得扇贝释放挥发性气味物质。整个加热和释放气味时间为10分钟。一号半导体冷热器5控制样品室1内的气体温度，使得气体的温度稳定在50±0.5℃；气体从样品室1进入测试室2的工作过程：关闭八号电磁阀19、开启四号电磁阀13和九号电磁阀22。其余电磁阀状态不变。真空泵14开始抽取测试室2内的气体，由二号压力传感器21采集测试室2气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵14停止工作，关闭四号电磁阀13，开启五号电磁阀16，其余电磁阀状态不变，使得样品室内的气体通过单向阀15和五号电磁阀16进入样品室；同时开启电动缸4，使得样品室1的顶部端盖向下运动压缩内部气体，当二号压力传感器21测得测试室2内部气压达到100000Pa时，电动缸4停止，立刻关闭五号电磁阀16，然后电动缸4工作使得样品室1的顶部端盖复位；关闭一号半导体冷热器5，关闭一号气体循环泵8，开启电动缸4使得样品室1的顶部端盖开启，拿出样品加热器3，洗净后重新安装到样品室1内，为下一次实验准备；

[0012] 气体测试过程：开启九号电磁阀22，关闭四号电磁阀13、五号电磁阀16和七号电磁阀18，其余电磁阀状态不变。二号半导体冷热器6开始工作，二号气体循环泵23开启运行，维持测试室2内的气体的温度稳定在50±0.5℃。测试室2内的金属氧化物半导体传感器26采集气体信号。每隔5秒采集一次信号值，共采集3次信号值，取3次信号值的数学平均值为最终信号值；气体信号采集结束后，开启四号电磁阀13，开启真空泵14工作，抽取测试室内的气体，由二号压力传感器21采集测试室2气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵14停止工作，关闭四号电磁阀13，开启七号电磁阀18，压缩空气瓶25向测试室2释放洁净空气，二号压力传感器21采集测试室2气压，当绝对气压值达到100000Pa时，关闭七号电磁阀16。

[0013] 本发明的有益效果在于：

[0014] 1)通过样品室进行气体采集，通过测试室进行扇贝品质分析，温度和压力控制准确度很高，测试结果准确；

[0015] 2)样品室和测试室连接紧密，各部件之间的综合利用率较高，结构简单，体积紧凑，成本也较低。

[0016] 3)控制系统实现与各个传感器、电磁阀、泵、真空泵等部件的相互联动，精确控制，自动化程度高。

[0017] 4)扇贝的加热和挥发性物质释放过程在低压一个标准大气压的环境下进行，负压环境有利于气味物质快速挥发；采用半导体冷热器制冷或加热，可以较好的控制气体温度，系统可靠；可以快速识别扇贝的品质，满足快速检测分析的需要；样品加热器有多个替换品，可以方便的进行多次测试；真空泵可以将装置内残余气体完全抽取干净，避免上一次残留气体对下一次测试的结果产生影响。

附图说明

[0018] 图1是本发明基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置结构示意图。

[0019] 图2是测试室内的金属氧化物半导体传感器测试装置的结构示意图。

[0020] 图3是样品加热器的结构示意图。

[0021] 图4是样品加热器的结构示意图。

[0022] 图中，1.样品室、2.测试室、3.样品加热器、4.电动缸、5.一号半导体冷热器、6.二号半导体冷热器、7.一号电磁阀、8.一号循环气泵、9.一号压力传感器、10.一号温度传感器、11.二号电磁阀、12.三号电磁阀、13.四号电磁阀、14.真空泵、15.单向阀、16.五号电磁阀、17.六号电磁阀、18.七号电磁阀、19.八号电磁阀、20.二号温度传感器、21.二号压力传感器、22.九号电磁阀、23.二号循环气泵、24.三号压力传感器、25.压缩空气瓶，26.金属氧化物半导体、27.采集板基座、28.腔体A、29.轴流风扇、30.半导体制冷片、31.腔体B、32.气流腔体、33.微型电机、34.搅拌叶片、35.微孔过滤网、36.加热腔体。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

[0024] 参见图1，基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置：

[0025] 基本组成：

[0026] 1.样品室、2.测试室、3.样品加热器、4.电动缸、5.一号半导体冷热器、6.二号半导体冷热器、7.一号电磁阀、8.二号电磁阀、9.一号压力传感器、10.一号温度传感器、11.三号电磁阀、12.四号电磁阀、13.五号电磁阀、14.真空泵、15.单向阀、16.六号电磁阀、17.七号电磁阀、18.八号电磁阀、19.九号电磁阀、20.二号温度传感器、21.二号压力传感器、22.十号电磁阀、23.十一号电磁阀、24.三号压力传感器、25.压缩空气瓶。

[0027] 测试室2底部布置有金属氧化物半导体传感器测试装置，该金属氧化物半导体传感器测试装置由金属氧化物半导体传感器26和采集板板卡27组成。

[0028] 所述的样品加热器3的结构包括气流腔体32、微型电机33、搅拌叶片34、、微孔过滤网35和加热腔体36组成

[0029] 所述的一号半导体冷热器5、二号半导体冷热器6的结构完全相同，结构组成包括腔体A28、轴流风扇29、半导体制冷片30、腔体B31组成。

[0030] 工作原理：

[0031] 样品加热器3通过粉碎扇贝肉，通过空气加热扇贝肉，使得扇贝内部的挥发性气味物质释放出来。工作过程：扇贝样品放入带有搅拌叶片34的加热腔体36，微型电机33驱动搅拌叶片34打碎扇贝样品，被加热的空气注入气流腔体32，热空气通过气流腔体32顶部的微孔过滤网35进入加热腔体36，对粉碎后的扇贝样品加热，带走扇贝的挥发性物质，气体最后从加热腔体36顶部的微孔过滤网35释放出去。当扇贝样品放入加热腔体36后微型电机33驱动搅拌叶片34以2800转/分的速度运行10秒，然后进入到60转/分的搅拌工作状态，通过搅拌使得热空气与粉碎的扇贝样品充分接触。当扇贝样品放入样品加热器3后，整个工作时间为10分钟。

[0032] 一号半导体冷热器5、二号半导体冷热器6的工作分为制冷或制热过程，制冷过程：半导体制冷片30正向供电，腔体B31为制冷侧，腔体A29为散热侧。腔体A29的结构为金属铝翅片散热器，通过轴流风扇29释放热量，腔体B31的结构为铝片板散热器，空气从右端进入腔体B31，再从左端离开，空气在腔体B31内被冷却。制热过程：半导体制冷片30反向供电，腔体B31为散热侧，腔体A29为散制冷侧。腔体A29通过轴流风扇29释放冷量，空气从右端进入腔体B31，再从左端离开，空气在腔体B31内被加热。

[0033] 测试室2底板安装有金属氧化物半导体传感器测试装置，该金属氧化物半导体传感器测试装置由金属氧化物半导体传感器26和采集板卡27组成。其中金属氧化物半导体传感器26的数量为12个，以圆形排列的方式均匀布置在采集板卡27表面，通过外接端口实现数据采集。

[0034] 样品室1的顶部端盖可以开启和上下运动，顶部端盖的开启和上下运动由电动缸4驱动，电动缸4驱动样品室1的顶部端盖向下运动，可使得样品室1内的气体被压缩，气压增大。

[0035] 样品室1顶端端盖上安装有一号压力传感器9和一号温度传感器10，分别测量样品室1内气体的温度和压力。

[0036] 测试室2顶部安装有二号压力传感器21和二号温度传感器20，分别测量测试室2内气体的温度和压力。

[0037] 真空泵14的吸气管通过三号电磁阀12连接样品室1，四号电磁阀13连接测试室2，真空泵14可以吸取测试室2或样品室1内的气体，使其接近真空状态。

[0038] 若装置长期未使用。可关闭三号电磁阀12和四号电磁阀13，开启二号电磁阀11、八号电磁阀19等其它所有电磁阀，打开压缩空气瓶，对实验装置气体冲洗2分钟，排除可能残余的气体。

[0039] 压缩空气瓶25内存储有洁净的压缩空气，顶部安装三号压力传感器24，压缩空气瓶25通过六号电磁阀17连接样品室1，通过七号电磁阀18连接测试室2。

[0040] 气体采集过程：扇贝样品放入样品加热器3内，将样品加热器3放入样品室后，通过电动缸4关闭样品室1的顶部端盖。关闭二号电磁阀11、四号电磁阀13、五号电磁阀16、六号电磁阀17，七号电磁阀18。开启一号电磁阀7和、三号电磁阀12、真空泵14开始抽取样品室1内的气体，由一号压力传感器9采集样品室1气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵14停止工作，然后关闭三号电磁阀12，开启六号电磁阀17，压缩空气瓶25向样品室1释放洁净空气，当绝对气压值达到90000Pa时，即低于1个标准大气压的压力环境，更有利于扇贝内部挥发性气味物质的释放，关闭六号电磁阀17。一号半导体冷热器5开始制热工作，一号气体循环泵8开启运行，同时样品加热器3内的微型电机33和搅拌叶片34进入工作状态，样品室1内的气体进入到一号半导体冷热器5被加热到50±0.5℃，被加热后的气体通过一号电磁阀7进入到样品加热器3内，加热扇贝样品，使得扇贝释放挥发性气味物质。整个加热和释放气味时间为10分钟。一号半导体冷热器5控制样品室1内的气体温度，使得气体的温度稳定在50±0.5℃。

[0041] 气体从样品室1进入测试室2的工作过程：关闭八号电磁阀19、开启四号电磁阀13和九号电磁阀22。其余电磁阀状态不变。真空泵14开始抽取测试室2内的气体，由二号压力传感器21采集测试室2气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵14停止工作，关闭四号电磁阀13，开启五号电磁阀16，其余电磁阀状态不变，使得样品室内的气体通过单向阀15和五号电磁阀16进入样品室。同时开启电动缸4，使得样品室1的顶部端盖向下运动压缩内部气体，当二号压力传感器21测得测试室2内部气压达到100000Pa时，电动缸4停止，立刻关闭五号电磁阀16，然后电动缸4工作使得样品室1的顶部端盖复位。

[0042] 关闭一号半导体冷热器5，关闭一号气体循环泵8，开启电动缸4使得样品室1的顶部端盖开启，拿出样品加热器3，洗净后重新安装到样品室1内，为下一次实验准备。

[0043] 气体测试过程：开启九号电磁阀22，关闭四号电磁阀13、五号电磁阀16和七号电磁阀18，其余电磁阀状态不变。二号半导体冷热器6开始工作，二号气体循环泵23开启运行，维持测试室2内的气体的温度稳定在50±0.5℃。测试室2内的金属氧化物半导体传感器26采集气体信号。每隔5秒采集一个信号，共采集3号信号，取数学平均值为最终气体信号。信号采集结束后，开启四号电磁阀13，开启真空泵14工作，抽取测试室内的气体，由二号压力传感器21采集测试室2气压，当绝对气压值低于10Pa时，真空泵14停止工作，关闭四号电磁阀13，开启七号电磁阀18，压缩空气瓶25向测试室2释放洁净空气，二号压力传感器21采集测试室2气压，当绝对气压值达到100000Pa时，关闭七号电磁阀16。

[0044] 本发明是由金属氧化物传感器和相关设备组成，可通过金属氧化物传感器识别扇贝的气味，实现对扇贝品质分析，解决了现有靠人体自身器官对扇贝样品挥发气体进行检测，存在主观差异性，以及对人体有害的技术问题，本发明提供了一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置，可通过识别扇贝挥发性气体，实现品质分析。

[0045] 扇贝的加热和挥发性物质释放过程在低压一个标准大气压的环境下进行，负压环境有利于气味物质快速挥发；采用半导体冷热器制冷或加热，可以较好的控制气体温度，系统可靠；可以快速识别扇贝的品质，满足快速检测分析的需要；样品加热器有多个替换品，可以方便的进行多次测试；真空泵可以将装置内残余气体完全抽取干净，避免上一次残留气体对下一次测试的结果产生影响。

[0046] 以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都属于本发明要求保护的范围之内。

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压缩空气呼吸器气瓶组用压力报警哨-专利编号CN202173693U	2020-05-12	1092
压缩空气瓶用自动排水阀-专利编号CN200993238Y	2020-05-11	236
内藏压缩空气气瓶的气动自行车轮毂-专利编号CN2920725Y	2020-05-12	309

一种基于金属氧化物半导体传感器的扇贝品质分析装置

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