溫度改變會引起待測樣品物理、化學特性改變。不僅影響樣品中某些物質(zhì)的溶解度、離子活度、PH值和電化學活性，還會引起傳感器表面物質(zhì)的活性、傳感器與溶液間界面特性等諸多因素的變化，對檢測結果產(chǎn)生較大影響。本文研制的是伏安型電子舌，當樣品溫度發(fā)生改變時，會引起溶液巧阻、雙電層特性等改變，直接影響檢測信號的形狀和幅值。所以為保證電子舌檢測結果的穩(wěn)定性和可靠性，引入恒溫槽控溫裝置很有必要。恒溫槽一般是以液體為導熱介質(zhì)，通過溫度控制系統(tǒng)及攪拌或射流裝置的作用，達到設定溫度并保持其內(nèi)部工作區(qū)域的溫度均勾穩(wěn)定。恒溫槽主要由槽體、工作介質(zhì)、感溫元件、循環(huán)攬拌裝置、加熱制冷設備和溫度控制器組成。圖1-3為汽車輪穀等溫成型設計的油浴恒溫槽。該恒溫槽由油槽、加熱器、攬拌機、溫度傳感器和控制電路組成。油液在加熱槽中加熱，通過油冢在油糟和加熱槽之間循環(huán)。控制系統(tǒng)控制油液流速和加熱狀況，保證油槽中溫度均勾且穩(wěn)定不變

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第2章電子舌系統(tǒng)設計

2．1電子舌系統(tǒng)總體設計

設備由電極、信號采集模塊、控制模塊、進樣模塊、恒溫槽模塊、按鍵顯示模塊5大模塊以及上位機電腦組成。上位機電腦和控制模塊間通過串口通訊。控制模塊接受上位機指令統(tǒng)一控制庇層電器工作，同時將設備的相關狀態(tài)信息反饋給上位機。

2．2硬件設計

電子舌系統(tǒng)啟動后需要完成進樣或者恒溫槽控制等相關操作時，上位機向控制模塊發(fā)送特定指令，并等待控制模塊反饋。4位數(shù)字代表不同的具體操作的編號�？刂颇K收到指令后，通過查詢指令表判斷需要執(zhí)行的操作�？刂颇K通過改變通用I／O口的輸出控制相應電器工作，或者掃描對應的通用I／O口工作狀態(tài)來獲取傳感器數(shù)據(jù)和設備的運行狀態(tài)，并通過串口將數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)以宇符串的形式反饋給上位機。當電極插入樣品并需要檢測分析時，上位機直接控制NI－6009數(shù)據(jù)采集卡的模擬I／O口向調(diào)埋電路發(fā)生脈沖激發(fā)波形，同時通過其他的模擬I／O口采集調(diào)理電路上的反饋信號，并實時傳輸給上位機顯示和保存。

第3章電子舌主要功能摸塊的性能測試.......28

3．1自動進樣模塊測試....28
3．2恒溫槽模塊測試....30
3．3電極和信號采集摸塊測試....32
第4章電子舌在飲料檢測中的應用........38
4.1電子舌在飲料檢測中的應用....38
4．2電子舌在啤酒和水檢測中的應用....42
4．3電子舌在西湖龍井某等級判別和滲假檢測中的應用....46
第5章總結與展望....53
5．1總結....53
5．2展望....54

第4幸電子舌在飲料檢測中的應用

4．1．電子舌在飲料撿測中的應用

金典有機飲料蒙牛特侖蘇是兩款飲料和工藝非常接近的高品質(zhì)，所以在圖中它們的數(shù)據(jù)點非常接近。蒙牛純牛奶屬于普通純牛奶，其成分、加王工藝也和前兩種牛奶比較接近，所以樣品點也靠得較近。光明一只挪子牛奶屬于輒汁和牛奶的混合飲料，與前Ｓ者成分差別巨大，所以圖中數(shù)據(jù)點遠離其他三類。圖4－1對比圖4－4，飲料PCA和LDA分析圖中同種牛奶的數(shù)據(jù)點聚集效果相較于水的樣品點的聚集效果差。其可能的原因是牛奶是意濁液的，通電情況下，牛奶中的蛋白質(zhì)等物質(zhì)在電場作用下聚集到電極表面，產(chǎn)生較強的濃差極化，，雙電層結構穩(wěn)定性較差，電信號隨機性和離散性大。圖4－7是以Ａｕ電極為例進行說明，剩余的電極信號與該電極呈現(xiàn)相同的規(guī)律。

4．2電子舌在啤酒和水檢測中的應用

隨著添加的氣泡量增加，信號曲線上毎個時刻的幅值均逐漸減小。因為氣泡包裹在電極表面時，阻擋了部分貴金屬電極表面，導致電極表面和溶液間的雙電層結構面積減少，雙電層電容C變小。電容值的變小導致檢測回路充放電電流減小，導致檢測信號總體變小。當電極表面氣泡量非常大并將貴金屬電極完全包裹化時，電極與溶液間被阻斷，檢測回路不導通，信號基本消失，只剩下少量噪聲信號。由于檢測信號總體幅值下降，導致信號的特征值化堿小。所以，隨著氣泡量的增加，電極信號特征值會逐漸堿小，氣泡對電子舌檢測存在很大的影響。

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第5幸總結與展望

5．1總結

（1）研制了一臺伏安型電子舌檢測系統(tǒng)，其包含電極與信號采集模塊、自動進樣模塊、恒溫槽模塊、按鍵顯示模塊、控制模塊和上位機電腦，能自動完成樣品調(diào)溫、進樣、檢測、電極清洗等功能。上位機是運行設計開發(fā)的操作顯示界面的計算機，是設備的顯示和控制終端。下位機是系列單片機為核伯的控制模塊，直接控制底層除電極與信號采集模塊之外的各個功能模塊。上位機通過串口向控制模塊發(fā)送控制命令，并接受控制模塊的反饋信息。電極與信號采集模塊是電子舌實現(xiàn)栓測的核心，采用的互電極體系，由貴金屬揉電極陣列、調(diào)理電路和采集卡組成。電極陣列包含Au、Pt、Ag、Rh四根貴金屬工作電極、一根Pt輔助電極和一根Ag／AgCl參比電極。上位機通過USB向電極和信號采集模塊發(fā)送激發(fā)信號，并接受采集卡反饋的采集信號。

5．2展望

本文研發(fā)的電子舌己經(jīng)初步具備自動運行和檢測的能力，并在多種常規(guī)飲料的檢測中表現(xiàn)出良好的效果。但是還是存在一些可以維續(xù)優(yōu)化改進的地方。（1）參比電極易損壞、保存不便。此設備的電極部分的參化電極是Ag／AgCl電極，外殼為玻璃，內(nèi)部裝有溶液。被璃外売容易破碎，參比電極需要密封保存，防止毛玻璃口暴露在空氣中導致內(nèi)部的溶液扶速蒸發(fā)。針對上述問題，可考慮研發(fā)配套的固態(tài)參比電極或者兩電極體系的電子舌。（2）沒有電極拋光裝置。電子舌多次檢測后，在工作電極和輔助電極的貴金屬表面會形成一層粗糧的氧化層，此外溶液中的成分反復氧化還原巧成的產(chǎn)物也會附著在表面上。這些氧化層和附著物會造成電極的信號漂移，影響檢測的準確性。

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參考文獻（略）

本文編號：58911