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電子鼻的工作原理
閱讀：4718發(fā)布時間：2019-5-13
電子鼻又稱氣味掃描儀，是20 世紀90 年代發(fā)展起來的一種快速檢測食品的新穎儀器。德國是早對電子鼻進行研究的國家，經(jīng)過不斷的努力，德國AIRSENSE公司終研發(fā)出來代真正的電子鼻。它以特定的傳感器和模式識別系統(tǒng)快速提供被測樣品的整體信息，指示樣品的隱含特征。 電子鼻是模擬人的嗅覺器官開發(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?shù)淖R別方法組成的儀器，能識別簡單和復(fù)雜的氣味，可得到與人的感官品評相一致的結(jié)果。其工作原理與人的嗅覺形成相似。
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、信號預(yù)處理系統(tǒng)和模式識別子系統(tǒng)四部分組成。
二、電子鼻對氣味的識別過程
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，由多個傳感器對一種氣味的響應(yīng)便構(gòu)成了傳感器陣列對該氣味的響應(yīng)譜。顯然，氣味中的各種化學(xué)成分均會與敏感材料發(fā)生作用，所以這種響應(yīng)譜為該氣味的廣譜響應(yīng)譜。為實現(xiàn)對氣味的定性或定量分析，必須將傳感器的信號進行適當?shù)念A(yù)處理(消除噪聲、特征提取、信號放大等)后采用合適的模式識別分析方法對其進行處理。理論上，每種氣味都會有它的特征響應(yīng)譜，根據(jù)其特征響應(yīng)譜可區(qū)分小同的氣味。同時還可利用氣敏傳感器構(gòu)成陣列對多種氣體的交叉敏感性進行測量，通過適當?shù)姆治龇椒?，實現(xiàn)混合氣體分析。
電子鼻正是利用各個氣敏器件對復(fù)雜成分氣體都有響應(yīng)卻又互不相同這一特點，借助數(shù)據(jù)處理方法對多種氣味進行識別，從而對氣味質(zhì)量進行分析與評定。
電子鼻識別的主要機理是在陣列中的每個傳感器對被測氣體都有不同的靈敏度，例如，一號氣體可在某個傳感器上產(chǎn)生高響應(yīng)，而對其他傳感器則是低響應(yīng)；同樣，二號氣體產(chǎn)生高響應(yīng)的傳感器對一號氣體則不敏感，歸根結(jié)底，整個傳感器陣列對不同氣體的響應(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)圖案來識別氣體。
電子鼻的工作可簡單歸納為：傳感器陣列－信號預(yù)處理－神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和各種算法－計算機識別(氣體定性定量分析）。從功能上講，氣體傳感器陣列相當于生物嗅覺系統(tǒng)中的大量嗅感受器細胞，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計算機識別相當于生物的大腦，其余部分則相當于嗅神經(jīng)信號傳遞系統(tǒng)。
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