Máy phân tích mùi mũi điện tử thực hiện phân tích định lượng và định tính của các mùi phức tạp bằng cách mô phỏng cơ chế nhận thức của hệ thống khứu giác của con người. Kết quả kiểm tra của nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố liên kết, sau đây là bốn khía cạnh của đặc điểm mẫu, điều kiện môi trường, hiệu suất thiết bị và xử lý dữ liệu để triển khai phân tích các yếu tố ảnh hưởng chính:

I. Xử lý mẫu trước và hiệu ứng ma trận

1. Hiệu quả giải phóng chất dễ bay hơi

Các mẫu trạng thái rắn/bán rắn cần được xử lý trước bằng cách nghiền, chiết dung môi hoặc lấy mẫu trên không, và tính đồng nhất của kích thước hạt ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ tiếp xúc diện tích bề mặt. Kiểm soát nhiệt độ của mẫu lỏng là rất quan trọng - nhiệt độ cao tăng tốc độ bay hơi nhưng dễ gây ra sự phân hủy nhiệt, và nhiệt độ thấp kéo dài thời gian cân bằng. Ví dụ, trong thử nghiệm thực phẩm, các sản phẩm sữa cần dao động nhiệt độ ổn định 40 ° C để giải phóng đầy đủ các chất có hương vị.

2. Lớp phủ nhiễu ma trận

Các thành phần không nhắm mục tiêu trong ma trận phức tạp như máu, đất được hấp thụ cạnh tranh trên bề mặt cảm biến, tạo ra "hiệu ứng che mặt". Sử dụng đầu sợi vi chiết pha rắn (SPME) để làm giàu mục tiêu một cách chọn lọc, có thể giảm tiếng ồn nền một cách hiệu quả. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng các mẫu máu không được làm sạch có thể làm sai lệch phát hiện sulfua đến ± 15%.

3. Giới hạn phạm vi động nồng độ

Hầu hết các cảm biến oxit kim loại tồn tại ngưỡng bão hòa và các mẫu nồng độ cao cần pha loãng gradient để tránh phản ứng phi tuyến. Đề nghị sử dụng phương pháp đánh dấu đa điểm để thiết lập đường cong tiêu chuẩn, bao gồm 80% -120% phạm vi nồng độ dự kiến của vật được đo.

II. Biến động thông số môi trường

1. Nhiệt độ và độ ẩm khớp nối ảnh hưởng

Độ nhạy cảm biến tăng khoảng 2% cho mỗi 1 ℃ tăng nhiệt độ môi trường xung quanh; Ở độ ẩm tương đối>70%, các phân tử nước chiếm vị trí hoạt động dẫn đến suy giảm tín hiệu. Phòng thí nghiệm nên cấu hình hệ thống nhiệt độ và độ ẩm không đổi (T: 25 ± 1 ℃, RH: 50 ± 5%) và lắp đặt bộ lọc sấy trên đường lấy mẫu.

2. Lỗi nhiễu luồng không khí

Sự ổn định của tốc độ dòng khí mang ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả truyền mẫu, và sự thay đổi áp suất không khí nhảy vọt có thể dẫn đến sự mở rộng của đỉnh núi. Sử dụng Bộ điều khiển lưu lượng khối (MFC) để kiểm soát biến động khí mang trong vòng ± 1% và duy trì áp suất âm của cổng mẫu không đổi.

3. Thách thức tương thích điện từ

Các thiết bị như bộ biến tần, động cơ và các thiết bị khác có mặt tại các địa điểm công nghiệp sẽ tạo ra xung điện từ gây nhiễu việc thu thập tín hiệu điện yếu của cảm biến. Điện trở mặt đất của vỏ thiết bị nên<4Ω, và đường tín hiệu sử dụng dây xoắn đôi được che chắn và tránh xa đường dây điện mạnh.

III. Đặc điểm mảng cảm biến

1. Vấn đề nhạy cảm chéo

Một cảm biến duy nhất có xu hướng phản ứng với nhiều chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và tỷ lệ phản ứng của ethanol so với acetone lên tới 1: 0,7 trên cảm biến loại STO. Không gian vector đặc trưng có thể được tách ra bằng cách xử lý giảm chiều phân tích thành phần chính (PCA).

2. Bồi thường trôi cơ bản

Cảm biến có xu hướng lão hóa theo thời gian sử dụng, với đường cơ sở ban đầu trôi khoảng 2%~5% mỗi tháng. Hiệu chuẩn zero được thực hiện 30 phút sau khi khởi động hàng ngày và kiểm tra nhịp thường xuyên với các loại khí tiêu chuẩn, chẳng hạn như dòng n-alkane theo tiêu chuẩn ISO.

3. Tối ưu hóa kết hợp mảng

Tùy chỉnh kết hợp cảm biến cho các tình huống ứng dụng khác nhau: giám sát môi trường tập trung vào phát hiện phổ rộng VOC và an toàn thực phẩm tăng cường nhận dạng các hợp chất chứa lưu huỳnh. Cấu hình điển hình chứa 6-10 cảm biến oxit/polymer kim loại chọn lọc khác nhau.

IV. Giới hạn của thuật toán xử lý dữ liệu

1. Khả năng khái quát hóa mô hình nhận dạng mẫu

Các bộ đào tạo mô hình mạng thần kinh cần phải bao gồm sự đa dạng của các kịch bản thực tế, và sự phù hợp quá mức có thể dẫn đến giảm tỷ lệ nhận dạng mẫu mới. Sử dụng phương pháp kiểm tra chéo để đảm bảo độ chính xác của mô hình>90% và tỷ lệ thu hồi>85%.

2. Cài đặt ngưỡng lọc tiếng ồn

Tín hiệu ban đầu chứa tiếng ồn điện tần số cao và độ trôi tần số thấp, và bộ lọc thông thấp Butterworth (tần số cắt giảm 1Hz) phối hợp với độ mịn trung bình di chuyển để khử nhiễu hiệu quả. Lọc quá mức sẽ làm mất chi tiết phản hồi nhanh.

3. Độ trễ cập nhật cơ sở dữ liệu

Các thư viện dấu vân tay mùi tích hợp trong mũi điện tử thương mại đòi hỏi dữ liệu mẫu mới phải được tiêm thường xuyên và các cơ sở dữ liệu cũ không đủ để xác định các chất gây ô nhiễm mới, chẳng hạn như các sản phẩm phân hủy vi nhựa. Cập nhật lặp lại cơ sở kiến thức được khuyến nghị mỗi quý.

Độ tin cậy của hệ thống mũi điện tử phụ thuộc vào toàn bộ quá trình kiểm soát chất lượng: từ tiêu chuẩn hóa tiền xử lý mẫu đến giám sát các thông số môi trường, từ bảo trì mảng cảm biến đến tối ưu hóa thuật toán liên tục. Trong ứng dụng thực tế cần thiết lập hệ thống kiểm soát chất lượng, thường xuyên tiến hành kiểm tra hiệu suất thiết bị (GPV) và liên tục nâng cao khả năng thích ứng của mô hình thông qua học tập chuyển giao.