專利名稱：一種仿生人鼻氣體室的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的仿生人鼻氣體室涉及一種電子鼻系統(tǒng)氣體室，屬于機械工程領域。
背景技術：
生物在吸氣時，氣味分子通過對流和擴散作用到達嗅覺細胞，從而產(chǎn)生嗅覺，此過 程涉及幾個影響因素，如鼻腔結構、氣流速度場、氣味分子在空氣和粘膜層中的擴散性和吸 附性等。研究人員從不同角度提出了很多理論模型，其中大多數(shù)研究集中在氣味分子在粘 膜層中擴散、吸收和嗅覺細胞的反應過程，很少涉及到鼻腔結構和氣味分子在傳輸過程中 的聯(lián)系。這也導致了目前大多數(shù)電子鼻系統(tǒng)的研究集中在神經(jīng)網(wǎng)絡算法和傳感器陣列上， 很少涉及到氣體室結構和氣味分子在傳輸過程中的影響。 研究表明，鼻腔結構和鼻腔流場對生物嗅覺反映具有顯著的影響。通過對人體鼻 腔結構進行三維建模，結合分子擴散模型，對人體鼻腔流場進行動態(tài)數(shù)值模擬，以揭示鼻腔 結構對嗅覺反應的影響。研究得出，鼻孔到嗅覺區(qū)的距離、吸氣速度和鼻流道形狀都會對鼻 腔的流場產(chǎn)生影響，從而影響嗅覺的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從人體嗅覺系統(tǒng)出發(fā)，充分考慮鼻腔結構對氣味分子在傳輸過程的影響， 設計了一種仿生人鼻氣體室，并以大量虛擬實驗和實體實驗為基礎，優(yōu)化得出了氣體室各 項參數(shù)。 本發(fā)明主要是通過下述技術方案得以實現(xiàn)，結合
如下 本發(fā)明的一種仿生人鼻氣體室，包括氣體腔1、風機2、傳感器3和被測氣體采集接
口 4，其特征在于，傳感器3設置于氣體腔1內(nèi)部上方，被測氣體采集接口 4安裝于氣體腔1
進氣端，安裝于氣體腔1尾部的風機2為被測氣體的流動提供動力，所述氣體腔1具有仿人
鼻內(nèi)腔結構，其包括過渡段5和出口段6，過渡段5的上下內(nèi)腔均為弧線，出口段的上下內(nèi)腔
均為與進氣口7呈24。 26° 、4.5° 5. 5°的直線，兩直線向進氣口方7向延伸，分別與
氣體腔的過渡段5的上下內(nèi)腔的弧線相交。 該仿生氣體室根據(jù)人體鼻腔結構設計而成，可接氣體腔的氣道通過改變進氣口到 傳感器的距離，再配合調(diào)速風機2的抽氣扇的速度調(diào)節(jié)，可使氣體室的氣流環(huán)境發(fā)生改變。
本發(fā)明還可以通過調(diào)節(jié)進氣口到傳感器的距離和風機2的抽氣扇的速度，分別實 現(xiàn)采集酒類、肉類、蔬菜類的氣味信息的功能。 本發(fā)明的技術效果本發(fā)明能有效提高傳感器周圍檢測物質(zhì)氣味分子濃度，利于 提高信號采集的靈敏度。本發(fā)明通過選擇不同的被測氣體采集接口，調(diào)節(jié)氣體流動參數(shù)解 決了同一氣體室穩(wěn)定采集多物質(zhì)氣味信號問題，具有分別采集酒類、肉類、蔬菜類的氣味信 息的功能。其結構簡單、便于安裝、成本低廉、易推廣使用。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。 圖2是本發(fā)明氣體腔的結構示意圖。 圖3 (a)是被測氣體采集接口 I 。 圖3(b)是被測氣體采集接口 II。 圖3(c)是被測氣體采集接口 III。 圖中1.氣體腔2.風機3.傳感器4.被測氣體采集接口 5.過渡段6.出 口段7.進氣口 8.抽氣口 9.過渡段與出口段分割線
具體實施例方式
下面結合附圖所示實施例，進一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實施過程。
參閱圖1、2，本發(fā)明包括氣體腔1、風機2、傳感器3和被測氣體采集接口 4，傳感器 3設置于氣體腔1內(nèi)部上方，被測氣體采集接口 4安裝于氣體腔1進氣端，安裝于氣體腔1 尾部的風機2為被測氣體的流動提供動力，所述氣體腔1模仿人鼻結構進行設計，具有仿人 鼻內(nèi)腔結構，其包括過渡段5和出口段6，過渡段5的上下內(nèi)腔均為弧線，出口段的上下內(nèi)腔 均為與進氣口7呈24。 26° 、4.5° 5. 5°的直線，兩直線向進氣口方7向延伸，分別與 氣體腔的過渡段5的上下內(nèi)腔的弧線相交。 所述的過渡段5的上內(nèi)腔弧線這樣確定取夾角為93。 96°的兩條相交線段， 長度均為進氣口 7橫截面直徑h的3. 8 4. 2倍，其中一條與進氣口 7平行，另一條與進 氣口7呈83° 86° ，中間過渡段為兩直線的最大外接圓的弧線；所述的過渡段5的下內(nèi) 腔弧線這樣確定取夾角為119° 121°兩條相交線段，長度均為進氣口 7橫截面直徑h 的0.9 1. l倍，其中一條與進氣口 7平行，另一條與進氣口 7呈59° 61° ，中間過渡段 為兩直線的最大外接圓的弧線；風機端的抽氣口 8的橫截面直徑為進氣口橫截面直徑h的 1. 4 1. 6倍，且與進氣口橫截面垂直。 所述的被測氣體采集接口 4管道的長度分別為傳感器3到進氣口 7垂直距離b的 1/5， 1/3和1/2。 氣體腔1尾部的風機2為可調(diào)速風機，控制進氣口氣體流速為0. 5 3. 0m/s。
本發(fā)明的氣體腔1模仿人鼻結構進行設計，氣體腔1傳感器3位于氣體腔內(nèi)部上 方，可接氣體腔1的進氣管道4安裝于氣體腔1的進氣口 7處，氣體腔1尾部安裝有可調(diào)速 抽氣的風機2。檢測氣體時，根據(jù)被檢測樣品的性質(zhì)，選擇特定的被測氣體采集接口 4的管 道，并調(diào)節(jié)特定的抽氣風機2轉(zhuǎn)速。此氣體室1有3個可接被測氣體采集接口 4的管道，并 可調(diào)節(jié)3個不同檔的風機2的抽氣扇轉(zhuǎn)數(shù)，通過配合不同的被測氣體采集接口 4的管道和 風機流速，該氣體室1可以實現(xiàn)分別監(jiān)測肉類、蔬菜類和酒類氣味的功能。被測氣體采集接 口 4的管道和抽氣扇功率都分有高、中、低3個檔次。最短的被測氣體采集接口 4的管道與 最低的抽氣扇轉(zhuǎn)速相配合適用于酒類氣味的測量；中等長度的可接氣體腔1進氣口 7的管 道與中等的抽氣扇轉(zhuǎn)速相配合適用于肉類的氣味測量；最長的可接氣體腔1進氣口 7的管 道與最高的抽氣扇轉(zhuǎn)速相配合適用于蔬菜類的氣味測量。
權利要求
一種仿生人鼻氣體室，包括氣體腔(1)、風機(2)、傳感器(3)和被測氣體采集接口(4)，其特征在于，傳感器(3)設置于氣體腔(1)內(nèi)部上方，被測氣體采集接口(4)安裝于氣體腔(1)進氣端，安裝于氣體腔(1)尾部的風機(2)為被測氣體的流動提供動力，所述氣體腔(1)具有仿人鼻內(nèi)腔結構，其包括過渡段(5)和出口段(6)，過渡段(5)的上下內(nèi)腔均為弧線，出口段的上下內(nèi)腔均為與進氣口(7)呈24°～26°、4.5°～5.5°的直線，兩直線向進氣口方(7)向延伸，分別與氣體腔的過渡段(5)的上下內(nèi)腔的弧線相交。
2. 根據(jù)權利要求l所述的一種仿生人鼻氣體室，其特征在于，所述的過渡段(5)的上內(nèi) 腔弧線這樣確定取夾角為93。 96°的兩條相交線段，長度均為進氣口 (7)橫截面直徑 h的3.8 4.2倍，其中一條與進氣口 (7)平行，另一條與進氣口 (7)呈83° 86° ，中間 過渡段為兩直線的最大外接圓的弧線；所述的過渡段(5)的下內(nèi)腔弧線這樣確定取夾角 為119° 121°兩條相交線段，長度均為進氣口 (7)橫截面直徑h的0.9 1. l倍，其中 一條與進氣口 (7)平行，另一條與進氣口 (7)呈59° 61° ，中間過渡段為兩直線的最大 外接圓的弧線；風機端的抽氣口 (8)的橫截面直徑為進氣口橫截面直徑h的`1.4 1.6倍， 且與進氣口橫截面垂直。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種仿生人鼻氣體室，其特征在于，所述的被測氣體采集接 口 (4)管道的長度分別為傳感器(3)到進氣口 (7)垂直距離b的1/5， 1/3和1/2。
4. 根據(jù)權利要求l所述的一種仿生人鼻氣體室，其特征在于，氣體腔(1)尾部的風機 (2)為可調(diào)速風機，控制進氣口氣體流速為0. 5 3. Om/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種仿生人鼻氣體室，屬于機械工程領域。其包括傳感器(3)設置于氣體腔(1)內(nèi)部上方，被測氣體采集接口(4)安裝于氣體腔(1)進氣端，安裝于氣體腔(1)尾部的風機(2)為被測氣體的流動提供動力；氣體腔(1)具有仿人鼻內(nèi)腔結構，其包括過渡段(5)和出口段(6)，過渡段(5)的上下內(nèi)腔均為弧線，出口段的上下內(nèi)腔均為與進氣口(7)呈24°～26°、4.5°～5.5°的直線，兩直線向進氣口方(7)向延伸，分別與氣體腔的過渡段(5)的上下內(nèi)腔的弧線相交。本發(fā)明具有分別采集酒類、肉類、蔬菜類的氣味信息的功能。具有結構簡單、便于安裝、成本低廉、易推廣使用。
文檔編號G01N33/00GK101738453SQ20091021815
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者佟月英, 佟金, 吳鐘晶, 周江, 孫霽宇, 常志勇, 賈洪雷, 閻久林, 陳東輝, 陳玉香, 馬云海 申請人:吉林大學