Was ist ein Geruchssensor?
Ein Geruchssensor ist ein Messgerät, das die Intensität eines Geruchs misst und numerisch ausdrückt.
Traditionell wird die Geruchsbewertung von geschulten Personen wie sensorischen Prüfern und Geruchsgutachtern durchgeführt. Der Geruchssensor übernimmt diese Bewertung für den Menschen und zeigt die Ergebnisse in numerischer Form an.
Anwendungen von Geruchssensoren
Geruchssensoren werden hauptsächlich in den Bereichen Forschung und Entwicklung und Qualitätskontrolle von Lebensmitteln und Kosmetika, Geruchsmessung in der Umwelt und Überwachung von Gas, Feuer usw. eingesetzt.
1. Forschung, Entwicklung und Qualitätskontrolle von Lebensmitteln und Kosmetika
In den Bereichen Forschung und Entwicklung sowie Qualitätskontrolle von Lebensmitteln und Kosmetika wird nicht die einzelne Gaskomponente gemessen, sondern der Gesamtgeruch, der vom Objekt ausgeht. Spezifische Anwendungen sind die Eingangskontrolle von Rohstoffen, die Ausgangskontrolle von Produkten und die Frischemessung von Lebensmitteln.
2. Umweltgeruchsmessung
Der Bereich der Umgebungsgeruchsmessung wird eingesetzt, wenn die Geruchsintensität ein Thema ist. Zu den spezifischen Anwendungen gehören das Management der Arbeitsumgebung und die Messung der Wirksamkeit von Desodorierungsanlagen.
3. Überwachung von Gas, Feuer, etc.
Im Bereich der anormalen Überwachung von Gas, Feuer usw. werden sie zu Zwecken des Sicherheitsmanagements eingesetzt. In diesem Fall ist keine Übereinstimmung mit dem menschlichen Geruchssinn erforderlich.
Andere Sensoren werden auch für medizinische Diagnosezwecke entwickelt, um für Krebspatienten spezifische Bestandteile der Atemluft aufzuspüren und auf das Vorhandensein von Krankheiten zu testen.
Funktionsweise von Geruchssensoren
Es gibt zwei Haupttypen von Geruchssensoren: Halbleiter und Quarzkristall-Geruchssensoren. Sie werden in der folgenden Reihenfolge erklärt:
1. Halbleiter-Geruchssensoren
Halbleiter-Geruchssensoren werden seit langem als Gassensoren eingesetzt. Wenn Geruchsmoleküle an der Oberfläche des Halbleiters adsorbiert werden, kommt es zu einer Oberflächenreaktion und der Widerstand des Halbleiters ändert sich.
Diese Widerstandsänderung wird zur Erkennung von Gerüchen genutzt. Es gibt zwei Arten von Halbleiter-Geruchssensoren: den Oxid-Halbleitertyp und den organischen Halbleitertyp.
Beim organischen Halbleitertyp wird Polypyrrol oder Polyacetylen als Halbleiterfilm verwendet. Der organische Halbleitertyp kann Gerüche aus organischen Verbindungen erkennen. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie teuer sind.
2. Quarzkristall-Geruchssensoren
Quarzkristall-Geruchssensoren haben eine Struktur, bei der eine Lipidmembran, eine empfindliche Membran, die die menschlichen Riechzellen nachahmt, an der Oberfläche des Kristalls angebracht ist. Wenn Geruchsmoleküle an die empfindliche Membran adsorbiert werden, sinkt die Resonanzfrequenz des Kristalls aufgrund des Massenbeladungseffekts.
Das System nutzt einen Mechanismus, bei dem der Betrag der Abnahme proportional zur Masse des adsorbierten Geruchsstoffs ist, und die Konzentration des Geruchsstoffs wird durch Messung des Betrags der Abnahme gemessen. Das System ist besonders gut in der Lage, organische Geruchsstoffe wie Whisky, Sake, Kaffee und Parfüm zu erkennen.
Weitere Informationen zu Geruchssensoren
1. Am Smartphone montierte Geruchssensoren
Im Jahr 2019 wurde ein kompakter Geruchssensor entwickelt, der an einem Smartphone befestigt werden kann. Der Geruchssensor wird über USB Typ-C mit dem Smartphone verbunden. Er ist vor allem für den Einsatz bei Gasleckagen, Frischekontrollen von Lebensmitteln und anderen Produkten, Körpergeruch und Alkoholkontrollen vorgesehen.
Der Geruchssensor zeichnet sich durch die Verwendung eines Sensorelements aus, das aus einem piezoelektrischen Dünnfilm aus PZT (Bleizirkonattitanat) besteht, der mit einem empfindlichen Film zur Geruchserkennung beschichtet ist. Damit jedes Sensorelement unterschiedliche Gerüche erkennen kann, sind 20 verschiedene Sensorelemente mit jeweils unterschiedlichen Sensorfilmen verfügbar, die auf einem einzigen Sensorchip montiert sind.
Das System ist so konzipiert, dass es numerische Daten erfasst, indem es das Phänomen nutzt, dass sich die Resonanzfrequenz ändert, wenn ein Geruchsmolekül an der spannungsbeaufschlagten resonanzempfindlichen Membran anhaftet. Diese numerischen Daten werden mit Mustern für jede Art von Geruch abgeglichen, um den Geruch zu identifizieren.
Wenn es mit einem Smartphone verbunden ist, dient das Smartphone auch als Analyseplattform, die die Art und Stärke des erkannten Geruchs analysiert und die Analyseergebnisse auf dem Smartphone anzeigt.
2. Quantifizierung des Geruchs von Geruchssensoren
Es gibt keine eindeutige Norm oder Maßeinheit für Geruch, wie ‚Geruch‘ und ‚Gestank‘ oder ‚Duft‘ und ‚Parfüm‘. Geruch wird auf der Grundlage der vom menschlichen Geruchssinn wahrgenommenen Intensität und Unbehaglichkeit gemessen und ausgedrückt. Die Olfaktometrie wird zur Messung von Gerüchen und zur Angabe der vom menschlichen Geruchssinn wahrgenommenen Intensität und des Unbehagens verwendet.
Die Olfaktometrie wird in vier Typen unterteilt: Geruchsintensität, Angenehmes/Unangenehmes, Geruchsindex und Zyklusfrequenz, die Gerüche in Stufen quantifizieren und ausdrücken. Die Methode der Geruchsindexdarstellung ist eine Quantifizierung der Geruchskonzentration und des Geruchsindex.
Die Geruchskonzentration ist definiert als „die Anzahl der Verdünnungsmultiplikatoren, die erforderlich sind, um bei Verdünnung mit sauberer, geruchloser Luft Geruchlosigkeit zu erreichen“. Der Geruchsindex ist der gewöhnliche Logarithmus der Geruchskonzentration multipliziert mit 10. Da sich diese Methode leicht in Geruchssensoren einbauen lässt, verwenden einige Geruchssensoren Ausdrücke, die der Geruchsindex-Anzeigemethode entsprechen.