一种基于PID电子鼻的车内气味评价方法与流程

一种基于pid电子鼻的车内气味评价方法
技术领域
1.本发明属于车内气味评价技术领域，具体涉及一种基于pid电子鼻的车内气味评价方法。


背景技术：

2.近年来，随着社会的快速发展，公众对健康座舱的需求越来越高。调研结果显示，车内异味已连续6年成为中国消费者汽车投诉排行第一的问题。汽车行业主流的气味表征方法是以人的主观评价结果为准，因此气味评价员的气味主观评价工作显得尤为重要。
3.目前，汽车行业关于气味评价员的筛选和培训工作多采用正丁醇溶液为标准溶液进行气味强度评价培训，常见的做法是配置不同等级浓度的正丁醇溶液，然后将其注射在气味采样袋中，再将气味采样袋放置在烘箱中使正丁醇溶液充分挥发气化，然后将含有不同正丁醇浓度的气体采样袋交由气味评价员嗅辨，以确定不同等级的气味强度。每个气体采样袋对应一种气味强度，需要所有的气味评价员由低等级浓度到高等级浓度进行气味评价，每个评价之间间隔1min，气味评价员应记住每种气味强度的气体，并填写气味培训记录表。
4.上述气味评价方法具有如下缺点：一是所有气味评价员在进行一种强度的气味评价时，需要重复使用一个气体采样袋，频繁的打开、按压和关闭采样袋阀门会造成气体浓度的削弱；二是气味评价员在进行培训时只通过记忆正丁醇溶液气味强度，无法满足实际不同内饰零部件材料的气味评价需求，难以获得满意的培训效果；三是每次气味评价后未将鼻子及时冲洗干净就进行下一次评价，容易造成嗅觉疲劳或者嗅觉失灵。因此，如何提高气味主观评价的准确性，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于pid电子鼻的车内气味评价方法，以解决现有技术中的上述技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.一种基于pid电子鼻的车内气味评价方法，其包括以下步骤：
8.步骤s1、按照一定的方法配置气味等级为6.0级的正丁醇溶液，并将其充入10l气体采样袋中，得到气味等级为6.0级的正丁醇气体样品；
9.步骤s2、将上述气体采样袋与pid电子鼻的进气口连接，依靠pid电子鼻的光离子化传感器测试在不同的稀释倍数下正丁醇气体样品的voc浓度数据，正丁醇气体样品按照从高稀释倍数到低稀释倍数的顺序进行测试，并记录不同的稀释倍数和voc浓度数据；
10.步骤s3、将pid电子鼻的圆盘开关转动至气味主观评价档位，选择至少3名气味评价员通过pid电子鼻的嗅辨口对上述不同稀释倍数下的正丁醇气体样品进行主观气味强度评价，每个气味评价员在进行主观气味强度评价时按照从高稀释倍数到低稀释倍数的顺序进行，记录每个气味评价员对不同稀释倍数下的正丁醇气体样品给出的气味主观强度数
据；气味评价员在进行主观气味强度评价后，将pid电子鼻圆盘开关调至零气清洗档位，用洁净空气清洗鼻子；
11.步骤s4、当完成不同稀释倍数下的正丁醇气体样品的测试和评价后，检查气体数据结果并去掉异常数据；将关于同一稀释倍数的正丁醇气体样品的气体数据放在一起，以实现分类，为后续的数据建模做准备；该气体数据包括稀释倍数、voc浓度数据、气味主观强度数据；
12.步骤s5、将上述分类后的气体数据导入pid电子鼻内置的模型软件中，进行数据分析计算，得到voc浓度数据与稀释倍数之间的关系，生成正丁醇气体样品的voc浓度曲线；同时，得到气味主观强度数据与voc浓度数据之间的关系，生成正丁醇气体样品的气味强度等级识别曲线；
13.步骤s6、基于气味强度等级识别曲线获得不同气味强度等级下的voc浓度，基于voc浓度曲线获得不同voc浓度对应的稀释倍数，再依据pid电子鼻稀释倍数对应表获得气味强度等级1.0-6.0级对应的稀释倍数；
14.步骤s7、根据气味强度等级为1.0-6.0级的正丁醇气体样品分别对应的稀释倍数，利用气味强度等级为6.0级的正丁醇气体样品，通过电子鼻制备出气味强度等级为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0级的正丁醇气体样品；获得有关汽车内饰材料、零部件及整车的气体样品，并将各气体样品分别置于不同的10l气味采样袋中；各气味评价员分别记忆气味强度等级为1.0至6.0级的正丁醇气体样品的气味，而后各气味评价员通过pid电子鼻的嗅辨口分别对10l气味采样袋中的气体样品进行主观气味强度评价。
15.优选地，所述10l气体采样袋和10l气味采样袋均由pet材质制成。
16.优选地，在步骤s2中，通过转动圆盘开关至气味客观评价档位，再调节pid电子鼻的刻度旋钮以获取不同稀释倍数的正丁醇气体样品。
17.优选地，在步骤s3中，通过转动圆盘开关至气味主观评价档位，再调节刻度旋钮，使气味评价员将鼻子凑近嗅辨口，进行不同稀释倍数下正丁醇气体样品的主观气味强度评价。
18.优选地，在步骤s4中，异常数据为在同一稀释倍数下正丁醇气体样品的气味主观强度数据与平均值相差1.0级以上时的数据。
19.优选地，在步骤s5中，正丁醇气体样品的voc浓度曲线的公式为：y＝k1*x(-b1)，其中y为稀释倍数，x为voc浓度，k1为与物质有关的常数，b1为常数；气味强度等级识别曲线的公式为：s＝k2*log(c/odt) b2，其中s为气味强度等级，k2为与物质有关的常数，c为物质浓度，odt为嗅阈值，b2为常数。
20.本发明的有益效果在于：
21.本发明的基于pid电子鼻的车内气味评价方法，其能够保证气体样品的完好性和气味评价工作的准确性；基于pid电子鼻能够实现零气与气体样品之间的无缝切换，通过在每次评价后气味评价员用零气清洁鼻子，提升气味评价工作的准确性和可靠性；能够实现多人顺次进行气味评价，大大减少气体采样袋、气味瓶等装置的使用，且评价时可有效避免相互干扰，具有经济性、实用性、便捷性和有效性的特点；只需记忆气味强度等级1.0-6.0级的标准正丁醇气体样品的气味，即可对汽车实际内饰材料、零部件、整车的气体样品进行气味主观评价，能够较好地满足实际气味评价的工作需要。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中
23.图1为本发明实施例提供的基于pid电子鼻的车内气味评价方法的流程框图；
24.图2为本发明实施例提供的正丁醇气体样品的voc浓度与稀释倍数拟合曲线图；
25.图3为本发明实施例提供的正丁醇气体样品的气味强度等级识别模型参数求解图。
具体实施方式
26.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。
27.如图1所示，本发明实施例提供了一种基于pid电子鼻的车内气味评价方法，其包括以下步骤：
28.步骤s1、按照一定的方法配置气味等级为6.0级的正丁醇溶液，并将其充入10l气体采样袋中，得到气味等级为6.0级的正丁醇气体样品；
29.步骤s2、将上述气体采样袋分别与pid电子鼻的进气口连接，依靠pid电子鼻的光离子化传感器测试在不同的稀释倍数下正丁醇气体样品的voc浓度数据，对正丁醇气体样品按照从高稀释倍数到低稀释倍数的顺序进行测试，并记录不同的稀释倍数和voc浓度数据；
30.步骤s3、将pid电子鼻的圆盘开关转动至气味主观评价档位，选择至少3名气味评价员通过pid电子鼻的嗅辨口对上述不同稀释倍数下的正丁醇气体样品进行主观气味强度评价，每个气味评价员在进行主观气味强度评价时按照从高稀释倍数到低稀释倍数的顺序进行，记录每个气味评价员对不同稀释倍数下的正丁醇气体样品给出的气味主观强度数据；气味评价员在进行主观气味强度评价后，将pid电子鼻圆盘开关调至零气清洗档位，用洁净空气清洗鼻子；
31.步骤s4、当完成不同稀释倍数下的正丁醇气体样品的测试和评价后，检查气体数据结果并去掉异常数据；将关于同一种气体样品的气体数据放在一起，以实现分类，为后续的数据建模做准备；该气体数据包括稀释倍数、voc浓度数据、气味主观强度数据；
32.步骤s5、将上述分类后的气体数据导入pid电子鼻内置的模型软件中，进行数据分析计算，得到voc浓度数据与稀释倍数之间的关系，生成正丁醇气体样品的voc浓度曲线；同时，得到气味主观强度数据与voc浓度数据之间的关系，生成正丁醇气体样品的气味强度等级识别曲线；
33.步骤s6、基于气味强度等级识别曲线获得不同气味强度等级下的voc浓度，基于voc浓度曲线获得不同voc浓度对应的稀释倍数，再依据pid电子鼻稀释倍数对应表获得气味强度等级1.0-6.0级对应的稀释倍数；
34.步骤s7、根据气味强度等级为1.0-6.0级的正丁醇气体样品分别对应的稀释倍数，利用气味强度等级为6.0级的正丁醇气体样品，通过电子鼻制备出气味强度等级为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0级的正丁醇气体样品；获得有关汽车内饰材料、零部件及整车的气体样
品，并将各气体样品分别置于不同的10l气味采样袋中；各气味评价员分别记忆气味强度等级为1.0至6.0级的正丁醇气体样品的气味，而后各气味评价员通过pid电子鼻的嗅辨口分别对10l气味采样袋中的气体样品进行主观气味强度评价。
35.本发明实施例提供的基于pid电子鼻的车内气味评价方法，其能够保证气体样品的完好性和气味评价工作的准确性；基于pid电子鼻能够实现零气与气体样品之间的无缝切换，通过在每次评价后气味评价员用零气清洁鼻子，提升气味评价工作的准确性和可靠性；能够实现多人顺次进行气味评价，大大减少气体采样袋、气味瓶等装置的使用，且评价时可有效避免相互干扰，具有经济性、实用性、便捷性和有效性的特点；只需记忆气味强度等级1.0-6.0级的标准正丁醇气体样品的气味，即可对汽车实际内饰材料、零部件、整车的气体样品进行气味主观评价，能够较好地满足实际气味评价的工作需要。
36.具体地，所述10l气体采样袋和10l气味采样袋均由pet材质制成。可以理解的是，10l即10升。
37.进一步地，在步骤s2中，通过转动圆盘开关至气味客观评价档位，再调节pid电子鼻的刻度旋钮以获取不同稀释倍数的正丁醇气体样品。
38.具体地，在步骤s3中，通过转动圆盘开关至气味主观评价档位，再调节刻度旋钮，使气味评价员将鼻子凑近嗅辨口，进行不同稀释倍数下正丁醇气体样品的主观气味强度评价。
39.进一步地，在步骤s4中，异常数据为在同一稀释倍数下正丁醇气体样品的气味主观强度数据与平均值相差1.0级以上时的数据。
40.具体地，在步骤s5中，正丁醇气体样品的voc浓度曲线的公式为：y＝k1*x
(-b1)
，其中y为稀释倍数，x为voc浓度，k1为与物质有关的常数，b1为常数(经过s5步骤中，利用气体数据自动拟合得到voc浓度曲线和相应的公式，从而得到b1、k1的数值)；气味强度等级识别曲线的公式为：s＝k2*log(c/odt) b2，其中s为气味强度等级，k2为与物质有关的常数，c为物质浓度(其为pid电子鼻所能检测到的物质浓度，此处不是单一纯物质，而是所有被检测到物质浓度总量，具体可定义为挥发性污染物的浓度总量)，odt为嗅阈值，b2为常数，在利用气体数据自动拟合得到气味强度等级识别曲线和相应的公式时，得到b2、k2的数值。其中，c相当于voc浓度，图3中的oue相当于c/odt。
41.可以理解的是，pid电子鼻的嗅辨阀摁下后，可提供零气，嗅辨阀复位后，可提供稀释的气体样品。pid电子鼻的结构和工作原理与现有技术中的相同，此处不再赘述，其中pid的英文全称为photo ionization detector。
42.在一具体的实施例中，基于pid电子鼻的车内气味评价方法包括：
43.步骤1：根据标准《t/cas 406-2020车内空气气味的评价感官与光离子检测仪耦合分析法》提到的正丁醇溶液配置方法，用移液枪抽取100μl正丁醇溶解于10ml无味的去离子水中，制备成表1中气味等级为6.0级的正丁醇溶液，然后用注射器将10ml正丁醇溶液注入10l气体采样袋中，再向该气体采样袋中充入10l洁净干燥空气，并在室温下放置4小时，得到气味等级为6.0级的正丁醇气体样品。其中，上述一定的方法即为标准《t/cas 406-2020车内空气气味的评价感官与光离子检测仪耦合分析法》提到的正丁醇溶液配置方法。
44.表1正丁醇浓度与气味强度等级关系表
[0045][0046]
步骤2：将上述装有正丁醇气体样品的气体采样袋与pid电子鼻的进气口连接，将pid电子鼻的圆盘开关转动至气味客观评价档位，再调节pid电子鼻的刻度旋钮按照表2依次获取42、20、14、10、9、7、5、3、1稀释倍数的正丁醇气体样品，基于pid电子鼻的光离子化传感器测试得到上述不同稀释倍数下的正丁醇气体样品的voc浓度数据。原始正丁醇气体样品的voc浓度数据则通过转动圆盘开关至原气检测档位，再由pid电子鼻的光离子化传感器测试得到。刻度旋钮上的刻度与稀释倍数之间的关系，如表1所示。正丁醇气体样品的原始voc浓度和不同稀释倍数下voc浓度见表3所示。
[0047]
表2 pid电子鼻稀释倍数与刻度旋钮的刻度关系表
[0048][0049][0050]
表3不同稀释倍数下正丁醇气体样品的voc浓度表
[0051]
稀释倍数voc浓度/ppm
420.289200.735141.288101.55691.6771.98352.36635.378115.293
[0052]
步骤3：选择3名气味评价员通过pid电子鼻的嗅辨口对上述不同稀释倍数下的正丁醇气体样品进行主观气味强度评价。首先将pid电子鼻的圆盘开关转动至气味主观评价档位，按照表2依次获取42、20、14、10、9、7、5、3、1稀释倍数的正丁醇气体样品，每个气味评价员分别对上述不同稀释倍数下的正丁醇气体样品进行主观气味强度评价，同时记录下每个气味评价员在不同稀释倍数下正丁醇气体样品的气味主观强度数据，如表4所示。气味评价员在完成每种稀释倍数的正丁醇气体样品的评价后，将pid电子鼻圆盘开关调至零气清洗档位，用洁净空气清洗鼻子。每个稀释倍数下的正丁醇气体样品的评价应包括稀释正丁醇气体样品评价和洁净空气清洗两个过程。
[0053]
表4不同稀释倍数下正丁醇气体样品的主观气味强度评价结果表
[0054][0055]
步骤4：在完成所有稀释倍数下的正丁醇气体样品的测试和评价后，检查气体数据结果并去掉异常数据。将同一稀释倍数下的正丁醇气体样品的气体数据放在一起进行分类，为后续数据建模做准备。其中，气体数据包括稀释倍数、voc浓度数据、气味主观强度数据。
[0056]
步骤5：将上述分类后的气体数据导入pid电子鼻内置的模型软件中，进行数据分析计算，得到voc浓度数据与稀释倍数之间的关系，生成正丁醇气体样品的voc浓度曲线及
公式1，如图2所示；同时，得到气味主观强度与voc浓度数据之间的关系，生成不同气体样品的气味强度等级识别曲线和公式2，如图3所示。可以理解的是，图中r2为曲线拟合的决定系数，其取值范围为0至1之间，r2的值越大，可靠性越高；图3中的oue为臭气浓度，指的是臭气样品连续稀释至无味时的稀释倍数值，无量纲，其为现有技术，不再赘述。
[0057]
y＝18.169*x-1.153
(公式1)；
[0058]
其中，y：稀释倍数；x：voc浓度。
[0059]
s＝3.1189*lg(c/0.724) 1.8682(公式2)；
[0060]
s：气味强度等级；c：物质浓度。
[0061]
步骤6：基于上述公式2获得不同气味强度等级下的voc浓度，基于公式1获得不同voc浓度对应的稀释倍数，再依据pid电子鼻稀释倍数对应表获得不同的气味强度等级1.0-6.0级对应的稀释倍数，如表5所示。上述数据可用于后续正丁醇气体样品的气味评价工作。
[0062]
表5正丁醇气体样品的voc浓度与气味强度等级关系表
[0063]
稀释倍数气味强度等级正丁醇气体样品的voc浓度/ppm381.00.381192.00.79893.01.67044.03.49325.07.30916.015.293
[0064]
步骤7：在步骤6中获得不同稀释倍数与正丁醇气体样品的气味强度等级之间的关系后，可以实现通过配制一种浓度(比如气味强度等级为6.0级)的正丁醇气体样品，以获得其余五种浓度(气味强度等级为1.0-5.0级)的正丁醇气体样品；当制备出1.0-6.0级的正丁醇气体样品后，可依次给各气味评价员用于记忆不同气味强度等级的正丁醇气体样品的气味。当以上记忆工作完成后，便可进行实际的车用材料、内饰部件、整车内气体的气味评价工作。具体地，先获得有关汽车内饰材料、零部件及整车的气体样品，并将各气体样品分别置于不同的10l气味采样袋中，而后各气味评价员通过pid电子鼻的嗅辨口分别对10l气味采样袋中的气体样品进行主观气味强度评价。
[0065]
其中，汽车的内饰材料如发泡、座椅等，零部件及整车样品可以按照标准《t/cas281-2017车内非金属材料挥发性有机物和醛酮类物质测试方法和分级指标》、《gb/t39897-2021车内非金属部件挥发性有机化合物和醛酮类物质检测方法》和《hj/t400-2007车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》获得有关汽车内饰材料、零部件及整车的气体样品。可以理解的是，车辆内饰材料、零部件及整车的气体样品的采集方法也可按照其他国际标准、国家标准、行业标准、团体标准或者企业标准实现。
[0066]
可见，本发明大大提高了制备不同气味强度等级正丁醇气体样品的效率，同时提高了气味评价效率和准确性。
[0067]
本发明首先用标准正丁醇气体样品训练气味评价员，使其掌握气味评价知识，记忆不同气味强度等级的气味；然后经培训完成的气味评价员方可进行车内气味的评价工作，即对车内材料、内饰零部件、整车散发的气味进行评价。
[0068]
本发明提供了一种基于pid电子鼻的车内气味评价方法，基于该电子鼻可准确测
量不同气体样品的voc浓度，建立气体浓度和气味强度等级之间的关系，不产生浓度损失地出气味强度等级1.0至6.0级的气体样品，保证气体样品的完好性和气味评价工作的准确性，实现气体样品与零气的无缝切换，满足多人顺次气味评价需求。本发明能够提升现有气味主观评价的准确性，为汽车行业的气味评价员评价工作提供参考。
[0069]
以上仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本技术所附权利要求书所限定的范围。