子鼻——機器人的鼻子,是一種20世紀90年代發展起來的新穎的儀器, 可以分析、識別和檢測復雜氣味。電子鼻由傳感器陣列和圖像識別裝置組成,能 夠識別單一的或復合的氣味,還能夠用于識別單一成分的氣體/蒸汽或其他混合 物。它與普通化學分析儀器,如色譜儀、光譜儀、毛細管電泳儀等不同,得到的 不是被測樣品中某種或某幾種成分的定性與定量結果,而是給予樣品的整體信 息,就像“指紋”數據一樣。這與人和動物的鼻子一樣,“聞到”的是目標物的 總體氣息。可以認為,電子鼻是人和動物鼻子的仿真產品。
科學家們是這樣給電子鼻定義的:電子鼻是由有選擇性的電化學傳感器陣 列和適當的識別方法組成的儀器,能識別簡單和復雜的氣味。電子鼻的工作原理 往往是模擬人的嗅覺對被測氣體進行感知、分析和識別。
電子鼻系統
氣體傳感器陣列 :對氣體進行吸附、解吸附,并將其轉化為電信號
信號處理單元: 對氣體傳感器陣列產生的信號進行放大、濾波、A/D轉換、傳輸
計算機模式識別 :對信號進行識別和判斷
嗅覺機器人和人類很像,它的系統的每個成分的設計都 和人類類似,但是卻可以實現許多人類實現不了的功能。構成電子鼻氣體傳感器 陣列中的氣體傳感器各自對特定氣體具有相對較高的敏感性,因此,由一些不同 傳感器構成的電子鼻可以測得被測樣品揮發性成分的整體信息,與人的鼻子一 樣,聞到的是樣品的總體氣味。
根據材料類型,常用氣體傳感器及其陣列可以分為3大類
氣味傳感器遇到特定氣味會產生電阻或者頻率的變化,我們就是將這些變 化捕捉到,并轉化成能夠傳遞的電信號,然后對傳感器陣列傳入的信號進行濾 波、放大和特征提取,這樣機器人才感覺到氣味。這其中包括一個模式識別過 程。模式識別是對預處理之后的信號再進行適當的處理,獲得氣體組成成分和濃 度的信息。
電子鼻經過這么多年的發展,已經比較先進。目前科學家們關于電子鼻的 研究主要集中在以下幾個方面。
①氣敏傳感器陣列的研究。
②模式識別的研究。常用的模式識別方法有統計模式識別的方法和人工神 經網絡的方法。
③應用研究。電子鼻在飲料、食品、化妝品、臨床診斷、環境檢測、海關 公安、油氣報警等行業均有著廣闊的應用前景,因此目前各發達都把電子鼻 的開發與應用列為跨世紀的關鍵技術,并給予特別的重視和支持。
④人工鼻模型研究。嗅覺系統的模擬,至今無理想模型。
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