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電子鼻的工作原理
閱讀：4751發(fā)布時(shí)間：2019-5-13
電子鼻又稱氣味掃描儀，是20 世紀(jì)90 年代發(fā)展起來(lái)的一種快速檢測(cè)食品的新穎儀器。德國(guó)是早對(duì)電子鼻進(jìn)行研究的國(guó)家，經(jīng)過(guò)不斷的努力，德國(guó)AIRSENSE公司終研發(fā)出來(lái)代真正的電子鼻。它以特定的傳感器和模式識(shí)別系統(tǒng)快速提供被測(cè)樣品的整體信息，指示樣品的隱含特征。 電子鼻是模擬人的嗅覺(jué)器官開(kāi)發(fā)出一種高科技產(chǎn)品。它是由選擇性的傳感器陣列和適當(dāng)?shù)淖R(shí)別方法組成的儀器，能識(shí)別簡(jiǎn)單和復(fù)雜的氣味，可得到與人的感官品評(píng)相一致的結(jié)果。其工作原理與人的嗅覺(jué)形成相似。
一、電子鼻儀器的組成
氣體采集流向控制系統(tǒng)、氣敏傳感器陣列、信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)和模式識(shí)別子系統(tǒng)四部分組成。
二、電子鼻對(duì)氣味的識(shí)別過(guò)程
三、工作原理
某種氣味呈現(xiàn)在一種活性材料的傳感器面前，傳感器將化學(xué)輸入轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由多個(gè)傳感器對(duì)一種氣味的響應(yīng)便構(gòu)成了傳感器陣列對(duì)該氣味的響應(yīng)譜。顯然，氣味中的各種化學(xué)成分均會(huì)與敏感材料發(fā)生作用，所以這種響應(yīng)譜為該氣味的廣譜響應(yīng)譜。為實(shí)現(xiàn)對(duì)氣味的定性或定量分析，必須將傳感器的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理(消除噪聲、特征提取、信號(hào)放大等)后采用合適的模式識(shí)別分析方法對(duì)其進(jìn)行處理。理論上，每種氣味都會(huì)有它的特征響應(yīng)譜，根據(jù)其特征響應(yīng)譜可區(qū)分小同的氣味。同時(shí)還可利用氣敏傳感器構(gòu)成陣列對(duì)多種氣體的交叉敏感性進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆治龇椒ǎ瑢?shí)現(xiàn)混合氣體分析。
電子鼻正是利用各個(gè)氣敏器件對(duì)復(fù)雜成分氣體都有響應(yīng)卻又互不相同這一特點(diǎn)，借助數(shù)據(jù)處理方法對(duì)多種氣味進(jìn)行識(shí)別，從而對(duì)氣味質(zhì)量進(jìn)行分析與評(píng)定。
電子鼻識(shí)別的主要機(jī)理是在陣列中的每個(gè)傳感器對(duì)被測(cè)氣體都有不同的靈敏度，例如，一號(hào)氣體可在某個(gè)傳感器上產(chǎn)生高響應(yīng)，而對(duì)其他傳感器則是低響應(yīng)；同樣，二號(hào)氣體產(chǎn)生高響應(yīng)的傳感器對(duì)一號(hào)氣體則不敏感，歸根結(jié)底，整個(gè)傳感器陣列對(duì)不同氣體的響應(yīng)圖案是不同的，正是這種區(qū)別，才使系統(tǒng)能根據(jù)傳感器的響應(yīng)圖案來(lái)識(shí)別氣體。
電子鼻的工作可簡(jiǎn)單歸納為：傳感器陣列－信號(hào)預(yù)處理－神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和各種算法－計(jì)算機(jī)識(shí)別(氣體定性定量分析）。從功能上講，氣體傳感器陣列相當(dāng)于生物嗅覺(jué)系統(tǒng)中的大量嗅感受器細(xì)胞，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)識(shí)別相當(dāng)于生物的大腦，其余部分則相當(dāng)于嗅神經(jīng)信號(hào)傳遞系統(tǒng)。
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