一种仿生鱼鳃传感器腔室除尘装置

本发明属气体除尘，具体涉及一种仿生鱼鳃传感器腔室除尘装置。

背景技术：

1、电子鼻是一种基于传感器和人工智能技术的设备，能够检测和识别各种气味和物质。它被广泛应用于食品品质检测、医疗疾病检测、安全危险品检测和环保空气质量检测等领域。当电子鼻在一些粉尘浓度较高的环境进行检测时，粉尘颗粒物会随待测气流飘到电子鼻内部并且在传感器表面沉积，当沉积量过多时会严重干扰电子鼻的正常工作效率，降低了电子鼻检测的灵敏度。目前现有针对电子鼻的除尘方法主要为用过滤膜过滤粉尘，但过滤膜在使用一段时间后表面会附着大量粉尘，这降低了后续待测气体通过过滤膜的时间和流速，减少了电子鼻传感器捕捉单位体积内气体分子的准确性，频繁的更换过滤膜也会降低工人的工作效率，自除尘效果不高。使用静电吸附材料泡沫铜，将其贴覆在仿生鱼鳃组件组，过滤板的前面和侧面上，通电后可以静电吸附粉尘，可以增加含尘气流与过滤板的接触时间，更好地使粉尘沉积。

2、本发明受鱼类在水中捕食浮游生物的过程为灵感，当浮游生物随水流进入鱼类口腔后，彼此嵌合的鳃耙形成的狭窄的鳃耙间隙可以将浮游生物等颗粒物留在各鳃弓左右两片鳃耙间的鳃耙沟内，而水由耙间隙流入鳃腔，从而实现了颗粒物和流体的分离。受其启发，将鳃耙结构引入传感器除尘腔室装置中，可提高待测气体的除尘效果。在检测工作完成后，从出气口反向通入高速清洁气流可以清除腔室内沉积的粉尘，在进气口处可以收集粉尘，避免对空气的二次污染，大大提高了腔室的自除尘效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提高传感器检测的灵敏度而提供的一种仿生传感器腔室除尘装置，该仿生腔室模仿鱼类外形和鳃耙结构，并在仿生鱼鳃组件组，过滤板的前面和侧面连续贴覆静电吸附材料，通过固定在腔室内壁的、与静电吸附材料泡沫铜相接的导线与电池盒连通。开始工作时，静电吸附材料通电，气泵将气体吸进腔室内，腔室内部形态可以改变含尘气流状态，通过静电吸附作用，使粉尘更好地沉积在腔室内，待测气流顺畅通过腔室，在输气管中后部均匀环绕分布6个孔洞有利于直接放置半导体气体传感器可以实现气体的快速检测；在检测工作完成后，静电吸附材料断电，粉尘失去电性，从出气口反向通入高速气流可以清除腔室内沉积的粉尘，在进气口处可以收集粉尘，避免对空气的二次污染，同时可降低过滤膜的更换频率，大大提高了腔室的自除尘效率，从而提高传感器检测的灵敏度。

2、本发明的一种仿生鱼鳃传感器腔室除尘装置，由仿鱼形外壳a、仿生鱼鳃组件组b和电池盒对1组成，其中仿鱼形外壳a由进气管2、左方管3、右方管4和输气管5组成，左方管3和右方管4关于a-a纵向中心截面左右对称设置；进气管2的后端与左方管3和右方管4的前端连通，输气管5的前端与左方管3和右方管4的后端连通；以右方管4为例，其内缘线由前段线4a、中段线4b和后段线4c组成，前段线4a和后段线4c与a-a纵向中心截面的夹角α1和α2相等，均为26-28°中段线4b与a-a纵向中心截面平行，二者的间距h1为95-105mm；前段线4a、中段线4b和后段线4c前后顺序圆滑连接；左仿生鱼鳃组件组b1和右仿生鱼鳃组件组b2各有4个结构相同的仿生鱼鳃组件组成，且关于a-a纵向中心截面在仿鱼形外壳a中左方管3和右方管4的前部对称设置；每个仿生鱼鳃组件由长方体组件组c、正方体组件组d和过滤板6组成，其中长方体组件组c由9个长方体组件组成，每个长方体组由长方体7和半球凸块组8的5个半球凸块组成，其中1个半球凸块固接于长方体7的前面端，另外4个半球凸块对称固接于长方体7的上下两侧；正方体组件组d由3个正方体组件组成，每个正方体组件由正方体9和半球凸块对10的2个半球凸块组成，且2个半球凸块分别固接于正方体9的左右两侧；正方体组件组d的3个正方体组件左右向排列，且经每个正方体的左面固接于过滤板6a的侧面；长方体组件组c的9个长方体组件按3×3方式排列，并经各长方体的后端固接于过滤板6a的前面；电池盒对1的两个电池盒分别固接于仿鱼形外a中左方管3和右方管4的上面中部。

3、输气管5的后部设有通孔组5a的6个通孔，且在横截面的圆周上均布，传感器组5b的6个传感器对应固接于通孔组5a的6个通孔中。

4、仿生鱼鳃组件组b中的长方体组件组c的长方体和半球凸块、正方体组件组d的正方体和半球凸块和过滤板6的暴露表面贴覆泡沫铜静电吸附材料，泡沫铜的贴覆为1-2mm。

5、所述仿鱼形外壳a的进气管2的横截面为圆形，其外径为33-37mm，内径为23-27mm；仿鱼形外壳a的输气管5的横截面为圆形，其外径为48-52mm，内径为38-42mm；仿鱼形外壳a中左方管3和右方管4的横截面为正方形，壁厚为3-7mm，正方形边长h2为55-65mm；长方体组件组c中长方体7的长l4为14-16mm，正方形的边长l6为7-9mm；长方体组件组c中半球凸块的半径r1、正方体组件组d中半球凸块的半径r2相同，均为2-4mm；长方体组件组c中长方体7的上下两侧，每侧的2个半球凸块的中心距l5为8-10mm；过滤板6的长为45-55mm、宽为33-35mm、高为11-13mm；左仿生鱼鳃组件组b1和右仿生鱼鳃组件组b1各有4个仿生鱼鳃组件，分别在仿鱼形外壳a中左方管3和右方管4的前部交错布置，两个开口方向相同的过滤板6在法线上的间距l8为83-85mm。

6、本发明的工作过程和原理如下：

7、在电子鼻进气口安装除尘腔室装置，电子鼻工作时在除尘腔室装置进气管外加动力源(如气泵)，为整个装置提供进气条件。含尘气流从进气管进入除尘腔室时，由于腔室头部仿鱼类头部流线型形状较为圆滑，并且沿气流运动方向腔室头部横截面积逐渐增大使得气流在腔室内流动平稳。直到气流流动到腔室两侧的分叉处形成两股气流，过滤板上设置有仿生鱼鳃组件组，使得含尘气流在流经过滤板时，粉尘被阻挡并在重力作用下沉积在仿生鱼鳃组件周围，气流则继续向前流动，并且开口方向交错的过滤板会使含尘气流在腔室内部流动时能够与仿生鱼鳃组件充分接触，大大提高粉尘的沉积效率；开始工作的同时也给静电吸附材料泡沫铜通电，吸附粉尘，从而增加电子鼻检测待测气体的精确度。在输气管中后部均匀环绕分布6个孔洞，根据检测气体种类的不同，在孔洞内放置对应的敏感传感器元件，当待测气体为挥发性有机物(vocs)，传感器可选择tgs2620、gsbt11等；待测气体为天然气时，传感器可选择tgs2611、mp-4等，此外还可根据检测需求，在孔洞内放置光学传感器、温度传感器等。

8、当检测工作完成后，静电吸附材料断电，从输气管的出气口反向通入高速清洁气流。当高速清洁气流通过过滤板阵列时，由于气流流动方向上无仿生鱼鳃组件使其能更快速的通过过滤板阵列，并且可以以较快的速度冲走沉积在仿生鱼鳃组件周围的粉尘。在进气口处可以收集粉尘，避免对空气造成二次污染。

9、本发明的有益效果在于：

10、1.仿鱼外形的传感器腔室除尘装置模仿鱼类头部流线型形状，头部腔室设计为流线型，气体转弯处使用圆角处理，使气流流动时更加平稳，为粉尘沉积提供有利的外界环境，减小装置本身对气流的扰动。

11、2.交错排列的过滤板阵列使得气体能够在流动的过程中充分与仿生鱼鳃组件接触，增加粉尘沉积效率。

12、3.仿生鱼鳃组件组可有效过滤含尘气流中的粉尘，并且可以减缓含尘气流的流动速度，增加沉积时间。

13、4.仿生鱼鳃组件组，过滤板的前面和侧面连续贴覆静电吸附材料，在通电后可以对含尘气流中的粉尘进行吸附，并增加粉尘与过滤板的接触时间，提高粉尘沉积效率。

14、5.检测工作结束后，静电吸附材料断电，反向通入高速清洁气流，实现除尘装置的自清洁，无需对过滤装置进行更换，提高工人的工作效率。

15、总之，本发明可用于在粉尘浓度较高的环境中使用传感器时过滤气体，实现对采样气体的高效清洁，减少粉尘在传感器表面的沉积，提高传感器检测的灵敏度，同时无需对过滤装置进行更换，能够有效节约成本。