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基于TDLAS-WMS的液体无损探测识别电子鼻系统∗

孔国利;谷惠敏

【摘要】为了实现对液体的无损探测识别，在可调谐二极管激光吸收光谱和波长

调制光谱(TDLAS-WMS)技术的基础上，采用嵌入式处理器LPC2148和波长可调

谐的分布反馈(DFB)激光器设计并研制了液体无损探测识别电子鼻系统，控制

DFB激光器出射波长通过被检测液体的挥发气体，根据谱带的吸收情况进行探测，

并将数据经过USB接口传输到上位机进行处理和分析。上位机根据气体信息数据

库识别出被检测液体。测试结果表明，设计的电子鼻系统可以在不破坏待测物质化

学性质的前提下快速准确地进行探测和区分识别。%Forthedetectionand

recognitionofliquidwithoutdestroying,anelectronicnosesystemfor

liquidnonde-structiveidentificationbasedonTunableDiodeLaser

AbsorptionSpectroscopyandWavelengthModulationSpectros-copy

(TDLAS-WMS)technologyisdesignedutilizingembededprocessor

LPC2148andwavelengthtunabledistributedfeedback(DFB)laser,whose

wavepassesthroughthevolatilegasofliquidtodetectaccordingtothe

spectralbandabsorption,thenuploadingthemtothehostforprocessing

andanalysisbyUSBinterface.Thehostindentifiestheliquidaccordingto

thegasinformationdatabase.Thetestresultsshowthatthedesigned

electronicnosesystemcandetectanddistinguishidentifyquicklyand

accuratelywithoutdestroyingthechemicalpropertiesofthedetected

object.

【期刊名称】《电子器件》

【年(卷),期】2017(040)001

【总页数】5页(P194-198)

【关键词】无损探测识别;谱带的吸收;主成分分析;电子鼻;激光器

【作者】孔国利;谷惠敏

【作者单位】中州大学信息工程学院，河南郑州450000;商丘医学高等专科学校

公共学科部，河南商丘476100

【正文语种】中文

【中图分类】TP216+.3

食用醋的调味与药用价值越来越得到人们的重视，然而有不法商贩铤而走险用工业

冰醋酸勾兑成食用醋，不仅违反了国家食品安全的相关条例，还对消费者的健康产

生了极大的威胁。目前对于食用醋识别的传统方法是采用对产品抽样，然后送到质

检部门进行化验和分析［1-3］。尽管这种常用的检测方法可以准确得出结果，但

是耗时耗力。亓培锋等［4］采用传感器阵列优化方法对气体进行识别检验;李静等

［5］通过电子鼻采集的气味图谱研究特征气味的散发规律。McWilliams等［6］

采用化学电阻传感器阵列对吸烟者呼气检测进行肺癌风险研究。但是这些方法都存

在误差偏大和稳定性差的问题。为此，提出了一种基于TDLAS-WMS技术和采用

DFB激光器［7］设计的无损探测识别的电子鼻系统，通过对5种不同种类的食用

醋进行检测，进行了准确探测和区分识别。

液体无损探测识别电子鼻系统主要由电子鼻和上位机两部分组成。电子鼻在设计上

由电学和光学两部分。电学部分主要由嵌入式处理器LPC2148、差分电路、锁相

放大、A/D转换、激光器驱动电源和温度控制器等组成。光学部分包括波长可调

谐DFB激光器，两个近红外探测器，分别用于检测通道和参考通道［8-9］。电

子鼻系统整体结构如图1所示。以LPC2148为处理器，控制信号发生器产生控制

信号驱动DFB激光器，使其输出稳定的光强。同时，LPC2148