随着气体传感器技术的发展,搭载传感器阵列的电子鼻气体检测系统被广泛应用于生物医学领域。其中,气体检测系统的低功耗、微型化以及无线化是重要的研究方向。本文针对气体检测系统的低功耗微型化应用需求,设计了一款胶囊尺寸的无线低功耗微型气体检测系统。首先,设计并实现了无线低功耗微型气体检测系统的硬件部分。硬件电路包括传感器阵列、控温电路、采集电路、主控芯片以及无线模块。其中,气体传感器阵列采用集成了4个微热板的微气体传感器阵列芯片;选用微型化和低功耗的STM32F103T8U6作为主控芯片实现对传感器温度的控制以及气体数据的采集等功能;针对主控芯片带载能力较弱的问题,采用DAC7512为气体传感器阵列提供加热电压;选用PW0316蓝牙模块实现对信号的无线传输。最终实现的胶囊尺寸的微型气体检测系统的直径约10mm,长度约26.8mm,满足微型气敏电子胶囊的设计要求。然后,在硬件驱动程序方面,采用一套程序适配低功耗检测和快速高灵敏度检测两种工作模式,实现了自动采集和上传气体信息。在上位机软件方面,基于Android操作系统开发了专用APP,对气体数据进行显示并自动保存;基于腾讯云开发了网页服务器,可以通过移动终端将数据实时上传到服务器上存储,方便用户在后台查看。其次,针对微型气敏电子胶囊低功耗应用需求,基于微热板气体传感器的特性,采用了加热脉宽远大于微热板气体传感器热响应时间的脉冲电压加热方式,使气体传感器工作在加热-休眠交替的模式下。通过实验分析了加热电压脉冲周期和占空比对气体传感器气体检测性能的影响,获得了最佳工作周期和占空比。实验结果表明,采用脉冲电压加热的方式可以将气体传感器的功耗降低一个数量级且仍能获得良好的气体检测性能。最后,对所设计的微型气体检测系统进行了性能测试。结果表明,气敏电子胶囊硬件驱动程序采用低功耗策略以及微热板气体传感器采用脉冲电压加热的低功耗工作模式时,气敏电子胶囊的平均功耗低至7.269mW,为常规恒压加热模式所需功耗的9.7%。采用4节SR927SW氧化银纽扣电池,系统最长工作时间可达45h。实验证明该系统可以准确采集并传送气体信息,实现了设计目标,可以满足仿生嗅觉、智能穿戴式气体检测以及摄入式胃肠道气体检测等生物医学气体检测领域的应用需求。