(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922383417.1
(22)申请日 2019.12.26
(73)专利权人 冲之智能科技（天津）有限公司
地址 300350 天津市津南区津南经济开发
区（西区）香港街3号3号楼112-30
(72)发明人 孟庆浩　靳荔成　李祺　李智卿　
(74)专利代理机构 北京思格颂知识产权代理有
限公司 11635
代理人 杨超　潘珺
(51)Int.Cl.
G01N  33/00(2006.01)
G01N  1/24(2006.01)
(54)实用新型名称
用于汽车内饰材料气味等级评价的便携式
电子鼻系统
(57)摘要
本实用新型涉及一种用于汽车内饰材料气
味等级评价的便携式电子鼻系统，包括电磁阀，
微型气泵，微型气室，传感器阵列，处理板和扩展
板，其特征在于，待测气体通过电磁阀和微型气
泵接入到微型气室；微型气泵与微型气室的入口
相连；传感器阵列包括贴片式气体传感器和直插
式气体传感器；微型气室置于传感器阵列的上
方，入口比出口的位置更低，以便于贴片式气体
传感器与待测气体的充分接触。本实用新型具有
价格低，
便携性的特点。权利要求书1页  说明书6页  附图2页CN 211877911 U 2020.11.06
C N  211877911
U
1.一种用于汽车内饰材料气味等级评价的便携式电子鼻系统，包括电磁阀，微型气泵，微型气室，传感器阵列，处理板和扩展板，其特征在于，
电磁阀设置有待测气体入口，电磁阀通过微型气泵接入到微型气室；
微型气泵与微型气室的入口相连；
传感器阵列包括贴片式气体传感器和直插式气体传感器；
微型气室置于传感器阵列的上方，入口比出口的位置更低，以便于贴片式气体传感器与待测气体的充分接触。
2.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于，与直插式气体传感器相比，贴片式气体传感器更靠近微型气室的入口侧。
3.根据权利要求2所述的电子鼻系统，其特征在于，在贴片式气体传感器和直插式气体传感器之间固定有挡板，用以强制气流上升，使得待测气体能够与直插式气体传感器充分接触。
4.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于，电磁阀采用二位三通型，用于气路切换，电磁阀还设置有洁净空气入口，电磁阀的出口连接到微型气泵。
5.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于，电磁阀的控制端通过扩展板与处理板相连接，通过调节电磁阀的控制端实现在采集待测气体和使用洁净空气清洗气路两种模式之间转换。
6.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于，电磁阀，微型气泵和微型气室之间通过软管连接。
7.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于，传感器阵列包含的传感器数量及种类需根据待测车内气体的化学成分进行优化后确定。
8.根据权利要求1所述的电子鼻系统，其特征在于，还包括触摸屏。
权　利　要　求　书1/1页CN 211877911 U
用于汽车内饰材料气味等级评价的便携式电子鼻系统
技术领域
[0001]本专利涉及车内空气质量检测和电子鼻技术领域，特别是涉及一种面向汽车内饰材料的质量检测与气味等级客观评价的电子鼻技术。
背景技术
[0002]随着人们生活质量的提高，拥有汽车的人数量越来越大，汽车已渐渐成为家庭生活的必备，而市场对汽车质量的要求也越来越高，其中车内挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)含量已成为消费者和汽车企业共同关注的焦点之一。VOCs大多具有刺激性甚至毒性，长时间吸入VOCs会对人体的健康造成伤害。汽车内饰材料散发的气味为车内VOCs的主要来源，目前世界范围内的知名汽
车生厂商均对汽车的内饰材料进行严格的 VOCs控制。因此，快速、准确地对汽车内饰材料的气味等级进行客观评价具有重要的理论意义和实际应用价值。
[0003]针对汽车内饰材料气味等级评价的方法不尽相同，目前主流方法包括：(1)基于专业培训的嗅辨人员的主观评价方法。此法一般聘请多位经过专业培训的嗅辨人员嗅闻车内气味，每位嗅辨人员基于主观感受给出气味等级评分，通过对多位评测人员的评分结果进行处理，然后给出车内气味等级的综合评价。此法因个体差异性会导致打分结果比较分散；另外，主观评价方法还容易受个体的身体状况、感情因素等影响；还有，此法一般不适合连续长时间评测，即一个专业评测人员一次不能评价太多，否则会造成身体和嗅觉疲惫，影响评价效果。 (2)凭借专业分析仪器进行车内气味等级评价。此法一般需使用体积较大、价格昂贵的专业分析仪器对车内气味进行系统地分析和评测，操作不便，等待时间较长，且评价成本高。
[0004]Fedoruk等(Fedoruk MJ,Kerger BD.Measurement of volatile organic compounds inside automobiles[J].Journal of Exposure Analysis&Environmental Epidemiology,2003,13:31-41) 使用IP-1B方法下的90分钟时间加权平均采样法进行采样，使用气相谱和质谱分析仪 (GC-MS)检测汽车在静态(停放，不通风)和特定操作条件下(使用空调驾驶车辆、驾驶员半开窗户等)的VOCs具体类型和浓度，然后比较了所用汽车在不同状态下各类VOCs 的浓度差别。该文使用GC-MS的优点是可以定性、定量的检测出VOCs浓度，但价格昂贵，且无法实现便携和在线检测。
[0005]专利201721655703.3(一种汽车内饰件气味测试装置，重庆长安汽车股份有限公司)公开了一种汽车内饰件气味测试装置，该装置包括恒温功能密封箱体及位于密封箱体内的嗅辩袋。该专利涉及的是一个车内气味测试装置，用于专业嗅辨人员使用。
[0006]专利201711253923.8(一种检测VOC气味强度等级和气味浓度等级的装置及方法，北京卡达克数据有限公司，广州汽车集团乘用车有限公司)提供了一种检测VOC气味强度等级和气味浓度等级的装置及方法。所提装置包括VOC气体调控装置、动物嗅辨装置、传感装置及信号采集处理装置。所提方法选用动物代替嗅辨员作为VOC气味评价主体。该专利并未采用便携式电子鼻系统采集和处理车内材料挥发气味，所提装置用于动物嗅辨使用。
[0007]近几年，随着电子鼻技术的快速发展，研究人员开始将其用于汽车内饰材料气味的检测。
[0008]徐耀宗等(徐耀宗，崔晨，童丽萍，刘雪峰，徐树杰.用于车用材料VOC在线分析的便携式电子鼻设计[J].汽车实用技术,2017(23):14-16+19)利用光离子化检测器(PID)和自主设计的挥发性有机化合物采集装置组成的便携式电子鼻实现了车用材料VOC的在线检测。此法采用单一PID传感器检测检测车内VOCs总量，PID传感器价格昂贵，且无法识别多种气体。
实用新型内容
[0009]本专利目的是给出一种可用于汽车内饰材料气味等级评价的便携式电子鼻系统，具有便携性、价格低和测量较为准确的特点，再辅以软件算法，可以实现更为客观的评价。技术方案如下：
[0010]一种用于汽车内饰材料气味等级评价的便携式电子鼻系统，包括电磁阀，微型气泵，微型气室，传感器阵列，处理板和扩展板，其特征在于，
[0011]电磁阀设置有待测气体入口，电磁阀通过微型气泵接入到微型气室；
[0012]微型气泵与微型气室的入口相连；
[0013]传感器阵列包括贴片式气体传感器和直插式气体传感器；
[0014]微型气室置于传感器阵列的上方，入口比出口的位置更低，以便于贴片式气体传感器与待测气体的充分接触。
[0015]进一步地，更靠近入口侧的贴片式气体传感器和直插式气体传感器。
[0016]进一步地，在贴片式气体传感器和直插式气体传感器之间固定有挡板，用以强制气流上升，使得待测气体能够与直插式气体传感器充分接触。
[0017]进一步地，电磁阀采用二位三通型，用于气路切换，电磁阀还设置有洁净空气入口，电磁阀的出口连接到微型气泵。
[0018]进一步地，电磁阀的控制端通过扩展板与处理板相连接，通过调节电磁阀的控制端实现在采集待测气体和使用洁净空气清洗气路两种模式之间转换。
[0019]本实用新型的便携式电子鼻系统，再辅以软件算法，主要优点及特体现在如下几个方面：
[0020]  1.体积小：所提便携式电子鼻系统具有体积小的优点，相比现有的分析仪器具有很好的便携性。
[0021]  2.价格低：所提电子鼻系统价格低廉，整个系统没有贵重部件，更适合普及推广。[0022]  3.客观性：专业嗅辨人员只在训练阶段参与一次，以后不再参与；这样一方面可保证气味等级评价的客观性，另一方面可减轻人力和物力(需要辅以软件算法实现)。[0023]  4.覆盖面宽：便携式电子鼻传感器系统是在分析多种车内材料散发气味的基础上经过优化选择多个广谱型气体传感器的基础上确定的，可保证检测气体的全面性，这样不会局限于某一种或者某几种汽车内饰材料的气味检测和评价。
附图说明
[0024]图1便携式电子鼻系统原理框图
[0025]图2三通电磁阀示意图
[0026]图3微型气室结构示意图
[0027]图4传感器阵列结构示意图
内饰清洗[0028]图5微型气室与传感器阵列配合图
[0029]图6训练和识别流程
[0030]表1所选用的8个MOS型传感器信息表
[0031]表2气味等级评价标准
[0032]表3不同分类算法在不同材料下的分类正确率
具体实施方式
[0033]本实用新型的用于汽车内饰材料气味等级评价的便携式电子鼻系统包括测量部分和控制部分，如图1所示。测量部分包括待测气体1，洁净空气2，电磁阀3，微型气泵4，微型气室5，和传感器阵列6等部分，控制部分包括触摸屏7，处理板8(含评价算法)，和扩展板9等部分组成。
[0034]电磁阀3采用二位三通型，用于气路切换，图2给出了电磁阀3的功能说明。其中，标号10和11为
两个入口，分别接通待测气体和洁净空气，出口12连接到微型气泵4，13是控制端，控制信号来自扩展板9。通过调节控制端13可实现在采集待测气体和使用洁净空气清洗气路两种模式之间转换。电磁阀3，微型气泵4，和微型气室5之间通过软管连接。软管选用不释放VOCs的材料，避免对待测气体造成干扰。软管的长度需尽量短，从而可减少外界环境中的气味、温度等因素对电子鼻的影响，同时也可减小整个电子鼻系统的体积。
[0035]微型气室5置于传感器阵列6的上方，入口与微型气泵4相连，出口排出待测气体或空气。图3给出了微型气室的结构图，包括入口14，挡板15，固定螺丝用通孔16，和出口17。微型气室的结构设计遵循体积小、待测气体与传感器阵列接触充分、便于清洗三个原则。体积小一方面可减小电子鼻系统体积，提高便携性，另一方面也可减少用气量，降低成本，同时还可以使待测气体与传感器阵列充分接触，保证传感器阵列如实反映待测气体成分和浓度信息；便于清洗是便携式电子鼻可测试不同待测材料气味的前提；为了保证对每种材料检测的准确性，气室内不能有待测气体残留。采用流体力学仿真软件分析气室内气流状态，综合考虑气室内气流速度、压力、残留等指标实现对气室结构的优化。
[0036]图3入口较低，这个设计是为了让待测气体与贴片式气体传感器充分接触，因贴片式气体传感器体积小、高度低(图4中标号18所指为贴片式气体传感器区域)，如果入口设计过高，则待测气体无法与贴片式气体传感器充分接触。为了让待测气体与高度更高的直插式气体传感器(图4中标号20所指为直插式气体传感器区域)充分接触，设计挡板15，这样可以强制气流上升，使之达到传感器阵列6中的直插式传感
器上表面高度(图5标号21所指为直插式气体传感器上表面)，减少了从直插式气体传感器两边通过的气体量，从而达到待测气体与传感器之间接触充分的效果。
[0037]微型传感器阵列6由多个气体传感器组成，如图4所示。在传感器阵列中，18所指区域为多个贴片式气体传感器，19是与微型气室固定时使用的通孔，20所指区域为多个直插式气体传感器，其高度比贴片式传感器高。选择价格低、广谱型(即对多种气体敏感，比如金属氧化物半导体型气体传感器)气体传感器。广谱型气体传感器具有造价低、响应速度快等