基于气体传感器阵列的易挥发化学品判别系统

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基于阵列式智能传感器的气体检测系统设计

６总结
ＡＶＲＸ的源码都是用汇编语言编写的，相
作者单位
王刚，中国电子科技集团第四十一研究所安
徽省蚌埠市２３３０００
对来讲效率高、速度快，它是ＡＶＲ系列单片许海坤，西安电子科技大学机电工程学院陕机专用的，所以不用考虑移植可直接使用。由于没有详细的ＡＰＩ介绍文档，所以最好的入门
５．３主函数
ＴＣＣＲ０＝ＯｘＯ４；ＴＩＭｓＫ：１＜＜ＴＯＩＥ０；／初始化时钟节拍中断ＡｖｒＸＲｕｎＴａｓｋ（＆ｔａｓｋ１Ｔｃｂ）；／／初始化任务
ＡｖｒＸＲｕｎＴａｓｋ（＆ｔａｓｋ２Ｔｃｂ）；
参考文献
【１］ＧＣＣｈｖｒＸ２．６ｆ源码．２００５．
ＴＣＮＴ０
ＴＣＮＴ０
１Ｎ１Ｔ；
ＩｎｔＰｒｏｌｏｇ０负责在中断产生时保存寄存器，它在当前堆栈保存寄存器后将堆栈切换到内核；Ｅｐｉｌｏｇ（）负责在中断结束时恢复环境，它恢复当前运行任务的环境并切换堆栈。
ＭＳＰ４３０Ｆ１４９即可以实时接收上位机发出的各种命令，同时还可以独立工作，采集、上传和识别系统中的模拟信号量。上位机和下位机之随着世界各国大力发展石油天然气工业以及煤炭工业，与气体泄漏相关的事故日益增加。这使得探测气体积累成为我们所面临的一间的连接采用韦示准ＲＳ一２３２接口，双方使用应

电子鼻电子舌

电子鼻电子舌概述电子鼻和电子舌是两种基于传感技术的人工感官设备，它们模仿了人类的嗅觉和味觉系统，可以用于检测和识别气味和味道。

电子鼻和电子舌在食品、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用前景。

本文将介绍电子鼻和电子舌的原理、应用以及发展趋势。

电子鼻电子鼻是一种模拟人类嗅觉系统的传感器装置，可以用于检测和识别气体的成分和浓度。

它由气体传感器阵列、信号处理电路和模式识别算法等组成。

原理电子鼻的气体传感器阵列通过吸附或吸收气体分子来获取气体的信息。

常用的气体传感器有金属氧化物半导体传感器、电化学传感器、光纤传感器等。

气体分子的吸附或吸收会引起传感器的电阻、电流或光信号的变化，通过测量这些变化可以确定气体的成分和浓度。

应用电子鼻在食品、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用。

在食品行业中，电子鼻可以用于检测食品的新鲜度、品质和真实性。

在医疗领域，电子鼻可以用于检测呼出气体中的特定化合物，从而帮助医生进行疾病的早期诊断。

在环境监测中，电子鼻可以用于检测空气中的污染物。

随着传感技术的发展和进步，电子鼻的灵敏度和准确性不断提高。

目前的电子鼻主要是通过模式识别算法来识别气体，但未来可以结合人工智能和机器学习等技术，进一步提高识别的准确性和可靠性。

此外，对于特定行业的需求也将推动电子鼻的发展，例如在食品行业中，对于食品安全和质量的要求不断提高，对持续监测和检测手段的需求也在增加。

电子舌电子舌是一种模拟人类味觉系统的传感器装置，可以用于检测和识别溶液中的味道和成分。

电子舌由化学传感器阵列、信号处理电路和模式识别算法等组成。

原理电子舌的化学传感器阵列通过吸附或反应溶液中的化学物质来获取味道的信息。

常用的化学传感器有离子选择电极、光化学传感器、电化学传感器等。

化学物质的吸附或反应会引起传感器的电阻、电流或光信号的变化，通过测量这些变化可以确定溶液中的成分和味道。

应用电子舌在食品、饮料、药品等领域有着广泛的应用。

在食品行业中，电子舌可以用于检测食品的口感、甜度和酸度等。

基于气体传感器阵列和独立成分分析的易燃气体检测

中图分类号：Ｐ１Ｔ２２文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：６．００４０４２
Ｃｏｍｂｓｉｌａｅｅｔｎ、ｈｇｓｓｎｏｒａｎｕｔｂｅｇｓｄｔｃｉｏｔａｅｓｒａｒｙａｄ
ｉｅｎｅｏｐｎｅｔａａｙｉｎｄｐｅｄｎｔｃｍｏｎｎｌｓｓ
Ｓｎａ，ａｅｎｕｇ，ｎｉｏｇＫｉＢｅＫｕｓｎＷａｇＱ
摘
要：文提出一种基于气体传感器阵列和独立成分分析（Ｃ的方法来检测常见易燃性气体，本ＩＡ）例如一氧化碳（Ｏ）甲烷Ｃ和
（Ｈ）Ｃ４。气体传感器阵列由６个商用金属氧化物半导体传感器组成，分别对这两个独立的气源产生响应。通过分析ＩＡ散点Ｃ图中ＣＯ和Ｃ４的信息成分，现了这两种易燃气体的定性和定量组分分析。仿真结果表明，ＩＡ对气体传感器阵列测量数Ｈ实用Ｃ据进行处理，可以提高气体识别的准确率和浓度测量的精度。关键词：气体传感器阵列；独立分量分析；气体识别和浓度测量
基于气体传感器阵列和独立成分分析的易燃气体检测
宋凯裹建星，，王祁
１００中国；５０１大邱７２７１韩国）０－０
（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨１２韩国庆北国立大学电子工程计算机学院
ＡｂｔａｔＩｉｐｐｒｗｅｐｏｓｒｍｉｎｐｒａｈｔｅｅｔｒｉａｙｃｍｂｓｉｌａｅ，ｅｇａｂｎｍｏｏ — ｓｒｃ：ｎｔｓａｅ，ｒｐｅａｐｈｏｏｓｇａｐｏｃｄｔｃｄｎｒｏｕｔｅｇｓｓ．．ｃｒｏｎｘｉｏｏｂ

电子鼻技术在食品检测中的应用研究

电子鼻技术在食品检测中的应用研究作者：张景超来源：《商品与质量·学术观察》2012年第10期摘要：随着科技的不断发展，人们对传感器技术和嗅觉过程的深入了解，电子鼻技术逐渐被人们所熟知。

现今，电子鼻技术被广泛应用于工业、农业和医疗等生产过程中，尤其在食品检测中，电子鼻技术发挥着越来越重要的作用。

本文结合笔者多年实践经验，就电子鼻技术在食品检测中的应用进行了一系列探讨，希望对相关从业人员有所裨益。

关键词：电子鼻技术食品检测气味取样操作器气体传感器阵列信号处理系统一、电子鼻技术概述电子鼻是利用气体传感器阵列的响应图案来识别气味的电子系统，它可以在几小时、几天甚至数月的时间内连续地、实时地监测特定位置的气味状况。

一般来说，电子鼻结构由三个部分组成，即气味取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统。

其结构如图1所示：图1：电子鼻结构图1一样品室；2一气流通道；3一信号调理箱；4一气敏传感器阵列；5一气体收集箱；6一风扇；7一计算机传感器的作用就像生物受体一样，而数据处理系统可以将传感器从气味获得的信息转换为“嗅觉图象”，类似于我们的嗅觉。

电子鼻识别的主要机理是在阵列中的每个传感器对被测气体都有不同的灵敏度，例如，一号气体可在某个传感器上产生高响应，而对其他传感器则是低响应；同样，二号气体产生高响应的传感器对一号气体则不敏感，归根结底，整个传感器阵列对不同气体的响应图案是不同的，正是这种区别，才使系统能根据传感器的响应图案来识别气体。

二、电子鼻技术在食品检测中的应用气相色谱法、色谱-质谱联用方法及电化学方法是目前常用的食品检测方法，但这些方法检测费用昂贵，检测周期长，实验难度大，所得的气味图谱与人的嗅觉系统很难作系统化和科学化的对比。

与传统的食品检测方法相比，电子鼻有着一定的优越性。

将电子鼻用于食品检测具有检测简单、快捷、样品用量少、成本低等特点。

下文中，笔者将对电子鼻技术在食品检测中的具体应用进行一些分析。

基于气体传感器阵列的混合气体定量分析

了混合气体组分的定量分析。讨论了不同响应时间下的阵列输出值、同的数据预处理算法及不同的神经网络结构等主要不影响因素对网络输出结果的影响。结果表明，用Ｒ采ＲＤ预处理算法对３ｎ响应时间下的阵列输出值进行处理，输入到有ｍｉ再１个隐层神经元数的３Ｂ２层Ｐ神经网络进行训练，测的效果最好。该处理模式能较准确地完成Ｃ和Ｈ混合气体组分的预Ｏ
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第２７卷第７期２００６年７月
仪器仪表学报
ｉＣｈｎｓｏｒａＯｃｅｔｆｎｔｕｎｉｅｅＪｕｎｌＳｉｎｉｃＩｓｒｍｅｔｆ
Ｖｏ＿７ＮＯ７ｌ２．
定量分析。
关键词气体传感器阵列ＢＰ神经网络
中图分类号
Байду номын сангаас
定量分析
Ｔ２２文献标识码Ａ国家标准学科分类代码５０２Ｐ１２．０
Ｇａａｉａｉｅａａｙｉａｅｎｔａｅｓｒａｒｙｓｑｕｎｔｔｔｖｎｌｓｓｂｓｄｏｈｅｇｓｓｎｏｒａ
ＡｂｔａｔＴｈｅｃｎｕｔｒｇｓｓｎｏｓｓｎｉｉｅｔａｂｎｍｏｏｉｅａｄｈｄｏｅｒｈｓｎｔｏ — ｓｒｃｅｓｍｉｏｄｃｏａｅｓｒｅｓｔｖｏｃｒｏｎｘｄｎｙｒｇｎｗｅｅｃｏｅｏｃｒｎｐｓｈａｅｓｒａｒｙ，ｎｎｏ —ｉｅｄｔｃｕｓｔｏｙｔｍｓｃｎｔｕｔｄｏｅｔｅｇｓｓｎｏｒａａｄａｎｌａａａｑｉｉｉｎｓｓｅｗａｏｓｒｃｅ．Ｃｏｂｎｎｔｈａ — ｎｍｉｉｇｗｉｈｔｅｐｔｔｒｅｏｎｔｎｔｃｎｑｅｆｂｃ — ｒｐｇｔｏ（ｅｎｒｃｇｉｉｅｈｉｕｓｏａｋｐｏａａｉｎＢＰ）ｎｕｏｅｗｏｋ，ｔｅｓｓｅｗａｓｄｔａｒｕｏｅｒｎｎｔｒｈｙｔｍｓｕｅｏｃｒｙｏｔｔｅｑａｔｔｔｖｎｌｓｓｏｈａｔａａｏｃｎｒｔｏｎａｍｉｔｒ．Ｔｈｉｆｅｔｆｃｏｓｔｈｕ — ｈｕｎｉｉｅａａｙｉｆｔｅｐｒｉｌｓｃｎｅｔａｉｎｉｘｕｅａｇｅｍａｎｅｆｃａｔｒｏｔｅｏｔｐｔｆＢＰｎｕｏｅｗｏｋ，ｕｈａｒａｕｐｔｎｅｉｅｅｔｒｓｏｓｉｅ：ｈｉｆｒｎｒ — ｒｃｓ — ｕｓｏｅｒｎｎｔｒｓｃｓａｒｙｏｔｕｓｕｄｒｄｆｒｎｅｐｎｅｔｆｍ，ｅｄｆｅｅｔｐｅｐｏｅｓｔｉｇａｇｒｔｍｓａｄｔｅｄｆｅｅｔｓｒｃｕｅｆｔｅｎｕａｅｗｏｋ，ａｅｄｓｕｓｄｉｈｓｐｐｒｔｉｓｏｎｌｏｉｈｎｈｉｒｎｔｕｔｒｓｏｈｅｒｌｎｔｒｆｒｉｃｓｅｎｔｉａｅ．Ｉｓｈｗｎｔａｈｅｔｐｅｉｔｏｅｕｔｒｂａｎｄｗｈｎｔｅａｒｙｏｔｕｎｅｉｅｐｎｅｔｍｅｉｒｃｓｅｈｔｔｅｂｓｒｄｃｉｎｒｓｌｓａｅｏｔｉｅｅｈｒａｕｐｔｕｄｒ３ｒｎｒｓｏｓｉｓｐｏｅｓｄａｕｉｇＲＲＤｒ — ｒｃｓｉｇａｇｒｔｍｎｓｄａｈｃｕｌｎｕｆｔｅｎｕａｅｗｏｋ，ｔｅｈｒｉｉｇｓｎｐｅｐｏｅｓｎｌｏｉｈａｄｕｅｓｔｅａｔａｐｔｏｈｅｒｌｔｒｉｎｈｎｔｅｔａｎｎａｄｔｓｉｇｏｈｓｔｒｅｌｙｒＢｅｒｎｎｔｒｔ２ｎｕｏｓｉｉｄｎｌｙｒａｅｐｒｏｍｅ．Ｔｈｓｐｏｎｅｔｆｉｈｅ —ａｅＰｎｕｏｅｗｏｋｗｉｈ１ｅｒｎｈｄｅａｅｒｅｆｒｄｎｔｎｉｒ — ｃｓｉｇｍｏｅｃｎａｃｍｐｉｈｔｅｑａｔｔｔｖｎｌｓｓｏｈａｔａａｏｃｎｒｔｎｏｈｘｕｅ（ｙｅｓｎｄａｃｏｌｈｕｎｉａｉｅａａｙｉｆｔｅｐｒｉｌｇｓｃｎｅｔａｉｆｔｅｍｉｔｒｈ — ｓｏ

基于气体传感器阵列的静态检测系统

ＡｂｔａｔＡｓｔｅｎｅｓｏｏｉ１ｅｕｉｓｒｃ：ｈｅｄｆｓｃａｃｒｙ，ｉｈｅｌｉｈｌｍｍａｌｎｘｌｓｖｈｎｓｈｈｍ— ｓｔｎｔｅｒａｆｔｅｆｌｅａｂｅａｄｅｐｏｉｅｔｉｇ，ｔｅｃｅｉａｓｗｈｃａｉｎｆｃｕｅｏｄｕｓａｅｎｅｅｏｂｅｅｔｄｔｎｕｅｔｅｓｆｔｆｐｏｌ ’ ｃｌｉｈｅｓｌｍａｕａｔｒｄｔｒｇｒｅｄｄｔｅｄｔｃｅｏｅｓｒｈａｅｙｏｅｐｅＳｙｌｅｎｒｐｒｙａｄｍｉｉｉｅｌｓｅ．Ｔｈｓｐｐｒｕｅｈｅｈｄｏｅｉｎｕｔｒｇｓｓｎｏｒａｉｓａｄｐｏｅｔｎｎｍｚｓｓｖｏｉａｅｓｓｔｅｍｔｏｆｍｃｄｃｏａｅｓｒａｒｙｓｏｓａｉｔｓｉｇｔｅｅｔｓｍｅｅｓｌｏａｉｎｏｓｎｕａｅ．ＨａｄｒｎｈｏｔｒｅｉｎｏｔｔｅｔｎｏｄｔｃｏａｉｖｌｔｌａｄｐｉｏｏｓｇｓｓｃｙｅｒｗａｅａｄｔｅｓｆｗａｅｄｓｇｆｔｅｓｓｅａｅｇｖｎＴｈｈｒｃｅｉｔｃｃｒｅｆｇｓｓａｅｏｔｉｅｈｏｇｘｅｉｅｔ．Ｔｈｅｈｙｔｍｒｉｅ．ｅｃａａｔｒｓｉｕｖｓｏａｅｒｂａｎｄｔｒｕｈｅｐｒｍｎｓｅｒ —
对一些爆炸物及有毒气体的检测，对促进社会安
全以及防毒、防爆等领域的发展具有重大的意义。本文设计了一种采用气体传感器阵列进行识别某些有毒有害气体的静态检测系统，它能快速地得到被检测气体的特征信号曲线，然后采集数据并

基于声表面波传感器阵列的气体鉴别算法研究

ＤａｔａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆＳＡＷＳｅｎｓｏｒＡｒｒａｙ
ＷＡＮＧＪｉａｎ．ｍｉｎｇ．ＬＩＵＸｉｎ．１ｕ，
ｔｅｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＳＡＷｓｅｎｓｏｒａｒａｙｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ
摘要：声表面波（ＳＡＷ）传感器阵列具有体积小、功耗低、反应灵敏等优点，在食品检测、环境治理、气体鉴别等领域有广泛的应用前景。结合声表面波传感器阵列的原理及特点，建立和优化了声表面波传感
从而引起声表面波传播速度发生变化，最终改变声表面波振荡器的振荡频率，以此来实现对气体的测量… 。笔者采用ＳＡＷ气体传感器阵列形式，使阵列中每个传感器对某种化学气体具有优先选择吸附性，同时对其他气体具有弱的吸附性，这样将传感器阵列中各传感器产生的信号组合成一种气体响应模式。但在实际检测鉴别过程中，ＳＡＷ气体传感器对其他气体的弱吸附作用在硬件上不能完全去除，其对气体鉴别灵敏度和检测范围等有一定的影响，所以需要使用数据处理和模式识别等方法对带有气体标识信息的响应模式进行特征提取，进而以一定的编码方式对气体进

基于纳米ZnO气体传感器阵列的乙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯的识别研究

ＡｂｔａｔＲｅｏｎｔｏｆｅｈｎｌｃｔｎ，ｂｎｅｅｔｌｅｅａｄｘｌｎｓｐｒｏｍｅｙｕｉｇ６ｄｐｄｓｒｃ：ｃｇｉｎｏｔａｏ，ａｅｏｅｉｅｚｎ，ｏｕｎｎｙｅｅｗａｅｆｒｄｂｓｎｏｅ
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第１卷第３９期
传感技术报学
ＡＮＤｒＩＤＲＡ【Ａ１Ｓ
Ｖｏ．９Ｎｏ３１１．
Ｊｎ２０ｕ．０６
ＲｅｏｎｉｉｎｏｈｎｌｃｇｔｏｆＥｔａｏ，Ａｃｔｎｅｏｅ，Ｂｅｚｎｅ，Ｔｏｕｎｎｎｅｌｅｅａｄ
ｉｒｖｄｂｏａｔ．Ｋ— ｅｒｓｅｇｂｕｋＮＮ）ｉｅｒｄｓｒｍｉａｔａａｙｉＩＤＡ）ａｋｐｏａａｉｎｍｐｏｅｙｄｐｎｓｎａｅｔｎｉｈｏｒ（－，ｌａｉｃｉｎｎｎｌｓｓ（ｎ，ｂｃ — ｒｐｇｔｏ
，
１ＤｅｔｆＭａｅｉｌｃ．ａｄＥｇ，ＨｕｚｏｇＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ｕ３０４Ｃｉａ、．ｐ．ｏｔｒａｉｎｎ．ＳａｈｎｉｅｓｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇＷｌ４０７，ｈｎ；ｔｍｎ２Ｄ．０．ｆＭａｅｉｌｃ．ａｄＥｇ，ｈｎＵｉｅｓｔｆＴｃｎｌｇ，ｈｎ４０７，Ｃｉａｔｒａｉｎｎ．ＷｕａｎｖｒｉｏｅｈｏｏｙＷｕａ３００ｈｎＳｙ，

电子鼻技术及其在烟草行业中的应用

电子鼻技术及其在烟草行业中的应用生物嗅觉系统在日常生产和生活中发挥着非常重要的作用，比如人们利用警犬识别犯罪嫌疑人在现场留下的气味来破案，利用缉毒犬对毒品的高灵敏度寻找毒品、抓捕罪犯等等，但是生物嗅觉系统仪器，即人工智能嗅觉系统，利用它模仿生物嗅觉系统对不同气味进行辨别区分。

人工智能嗅觉系统又称“气味指纹仪”，俗称“电子鼻”。

由于“电子鼻”这个名字通俗易懂、形象生动，现在已经被广泛使用。

人们利用仪器对于气味进行分析已经有很长一段时间。

早在1961年Moncrieff 等就开始利用仪器进行气味分析，开创了利用仪器进行气味分析之先河。

1964年，Wilkens 和Hatman 等利用气体在电极上的氧化还原反应研制出第一台“电子鼻”。

由于单个传感器的作用十分有限，从而人们开展了气敏传感器阵列的研究，出现了真正意义上的“电子鼻”。

但是一直没有明确提出“电子鼻”这个术语，直到1987年欧洲化学传感器会议上才正式提出了“电子鼻”这个概念。

目前公认电子鼻的定义是由Gardner 提出的，他认为电子鼻是一种由具备部分选择性的化学传感器阵列和适当的模式识别系统所组成的仪器，能识别简单或复杂气味。

1989年北大西洋公约组织召开了关于化学传感器的高级专题研讨会，对人工智能嗅觉系统的设计及其信息处理进行了讨论，第一届电子鼻国际专题会议在1990年召开。

从此，针对电子鼻的性能、标准、设计和相关技术人们做了大量的研究，集成化的电子鼻也有了一定数量的报道，显示了电子鼻良好的发展前景。

经过研究人员十几年不懈的努力，电子鼻的研究取得了实质性的进展，英法德美等国家科研人员已经成功地研制出了各种商品化的人工嗅觉系统。

目前比较著名的电子鼻生产厂家有法国Alpha-MOS 公司、德国Airsense 公司、英国Bloodhound 公司等。

1电子鼻技术的基本原理从仿生学角度来看，电子鼻是人和动物鼻子的仿真产品。

动物和人类的嗅觉系统对于各类气味有很高的灵敏度和辨别力，其原理示意图见图1(b)。

化工厂挥发类爆炸性气体泄漏检测系统的设计

刘菲
（中央司法警官学院现代教育技术中心，河北保定０１０）７００
摘
要：针对当前传统的化工厂危险气体泄漏检测系统中，在多层爆炸性气体和弱爆炸性气体的条件
下，传统的智能检测方法存在较大误差的问题。设计了一套基于虚拟仪器的气味挥发类中药品质测量系统，利用气敏传感器组成阵列进行前端数据采集，采用ＵＢＤＴＤ１数据采集器实时采集信Ｓ — ＡＡＡ８６号，ＬｂＩＷ２０以ａＶＥ０９为开发平台，通过改进Ｋ均值聚类对多层爆炸气体聚类分析，通过弱爆炸信号加
ａｌｙｉ，ｔｏｇｈｅｗｅｋｓｇｌｓｒｎｔｎｅｐｏｉｎｎａｓｓｈｒｕｈｔａｉｎａｔｅｇｈｅｘｌｓｏ，ｈｙｒｄａｘｏｉｎｓｇａｆｅｔｖｌｌｓｉｃｔｏｆｍｅｓｒｍｅｔｂｉｇｓｅｐｌｓｏｉｎｅｃｉｅｙｃａｓｆａｉｎｏａｕｅｎ，ｌｉａｅｉｅｔｅｃｅｉａａｔｖｌｔｅｅｐｌｓｖａｆｌａｄｔｃｉｎ，ｈｘｅｍｅｔｅｕｔｈｏｔａｅｍｅｈｏａｅｔｒｎｄｒａｚｈｈｍｃｌｎｏａｉｘｏｉｅｇｓｏｋｅｅｔｌｐｌｌｅｏｔｅｅｐｒｉｎａｌｓｌｓｓｗｈｔｔｔｄｃｎｂｔｅｒｈｄｔｃｉｎｃｉｎ，ｖｅｃｍｅｔｅｄｓｄａｔｇｓｏａｉｉｎｔｄ．ｅｅｔｏｆｔｏｏｒｏｈｉａｖｎａｅｆｒｄｔｏａｍｅｈｏｓｕｎｔｌＫｅｙｗｏｒ：ｅｘｌｓｖａ；Ｐａｔｒｅｏｎｔｎ；ｉｍｐｒｖｄａｌｔｒｎｇｄｓｐｏｉｅｇｓｔｎｒｃｇｉｉｅｏｏｅｍｅｎｃｕｓｅｉ；

用于易挥发性化学品检测的实用电子鼻算法研究

ｔｅｄｅｅｔｎｇｏｏａｉｈｍｉａｓｈｔｃｉｆｖｌｔｌｃｅｃｌｅ
ＤＯＮＧｈ —ａｇ，Ｌｎｑａｇ，Ｌａ，ＬＵＪｎｈａＺｉｇｎＩＭｉ —ｉｎＵＯＴｏＩｉ．ｕｉ＇（．ｅａｏａｏｙｏｉｍｉｔｅｓｇａｄＡｄａｃｄＲｂｔｅｈｏｏｙＨｅｅ２０３，ｈｎ；１ＫｙＬｂｒｔｒｆｏｍｅｉＳｎｉｎｖｎｅｏｏｃｎｌｇ，ｆｉ３０１ＣｉａＢｃｎＴ２ＨｆｉｎｔｕｅｆｈｓａＳｉｎｅＣｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｎｅ，ｆｉ３０１Ｃｉａ．ｅｅＩｓｔｔｏｙｉｌｃｅｃ，ｈｎｓａｅｆｉｃｓＨｅ０３，ｈｎ）ｉｓＰｃＳｅｅ２
ｖｌｉｈｍｃｌ．ｉｅｔｈｓａｈｏｒｔａｅｃｒｉＩＳｃｇｉｏｌｒｈｈｃａｎｉａｍｎｏｔｅｃｅｉｓＡｍｄａｔｅｅｅｒｎｐａｉｌｌｔｎｃｌＣｒｏｎｔｎａｏｉｍｗｉｈｓｔｊｍｉｇａｌａｒｃｃｃｅｏＯｅｉｇｔｈａ－
ａｉｔｎａｅｕｅｎｌｃｅｅｔｇｒｓｏｓｕｖｓｏｉｄｆｏａｉａｅｆｈｍｉａｓａｅａｑｉｄｂｂｌｙａｄｃｎｂｓｄｉａｄｔｃｉ，ｅｐｎｅｃｒｅｆｋｎｓｏｌｔｅｇｓｓｏｅｃｌｒｃｕｒｙｉｏｌｎ９ｖｌｃｅｔｅａｒｙｍａｅｕｆ２ｇｓｓｎｏｓＴｋｔｒｒｃｉａ，ｅｍｅｈｄｏｌｏｉｍｓｐｏｏｅｏａｕｅｈｒｄｐｏａｅｓｒ．ｏｍａｅｉｍｏｅｐａｔｌａｎｗｔｏｆａｇｒｔｉｒｐｓｄｆｒｆｔｒａ１ｃｈｅｅｔｃｉｎｂｓｄ０ｈＰｎｕａｎｔｏｋＩｎｅｓｌｓａｃｌｔｎｈｓｈｇｔｂｌｙａｄｉｏａｉｎｌｅｃｄｘｒｔａｅｎｔｅＢｅｒｌｅｗｒ．ｔｅｄｅｓｃｌｕａｉ，ａｉｈｓａｉｔｎｓｎｔｅｓｌｉｆｎｅａｏｏｉｙｕｂｈａｏｃｎｒｔｎＯｈａｉｏｅｎｔｒｒｉｉｇａｄｔｓｏｈａｌｓａｄｔｅａｅａｅｒｃｇｉｏｙｔｅｇｓｃｎｅｔｉ．ｎｔｅｂｓｆｔｅｗｏｋｔｎｎｎｔｎｔｅｓｍｐｅ，ｎｖｒｇｅｏｎｔｎａｏｓｈａｅｈｉ

基于传感器阵列动态响应可视化图谱的气体识别方法

气体和挥发性物质检测广泛存在于化工、食品、环境、卫生及医药等领域。基于气体的物理、化学等性质有不同的检测方法。金属氧化物半导体传感器（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＭＯＳ）由于其价格低廉和灵敏度高，是目前使用最广泛的气体检测方法，其本质是气体与传感器材料接触发生反应，引起材料表面电阻等电学性能的变化。［１，２］ＭＯＳ基的气敏传感器具有成本低、响应时间短、气体范围目标宽及使用寿命长等优点，但同一种传感器会对多种气体响应，且ＭＯＳ基的气敏传感器一般需要在很高的温度下才能工作，其选择性和抗环境干扰能力较差，能耗较高。基于高分子材料的气体检测传感器能够进一步提高气体响应的灵敏度，缩短响应时间，但是依然存在不稳定、不可恢复和选择性差的缺点。［３］近年来，基于碳纳米管和石墨烯材料表面修饰的气敏传感器能够改善气敏传感器的敏感性和选择性，但是具有成本高、工艺复杂及重现性差等缺点。［４］此外，基于气体分子原子的光学特性，开发了各种光学气体检测仪器，主要应用差分吸收光谱［５，６］、调制
８００
化工自动化及仪表第４６卷
基于传感器阵列动态响应可视化图谱的气体识别方法
夏锋社１马登龙２谭帏２张晓明１王瑜１王晓桥１
（１．陕西省特种设备检验检测研究院；２．西安交通大学机械工程学院）

电子鼻技术

电子鼻技术作者：关键张小丽来源：《中国科技术语》2014年第07期摘要：电子鼻是一种实现仿生嗅觉的电子系统，其概念由1994年发表的关于电子鼻的综述性文章中正式提出，目前在食品工业、烟草行业、中药行业、医学行业、环境监测、军事等领域都开展了研究和应用，并展现出了其独特的优点。

文章介绍了电子鼻的相关概念、工作原理和应用现状。

关键词：电子鼻，仿生嗅觉，气敏传感器中图分类号：N04；TP212；TP274 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0137-03Introduction of Electronic NoseGUAN Jian ZHANG XiaoliAbstract：Electronic nose （enose） is an electronic system of bionic olfaction. The concept of electronic nose was formally proposed in review articles published by Gardner in 1994. Electronic nose has been widely studied and applied in many areas， including food industry， tobacco industry， Chinese medicine industry， medical industry， environmental monitoring and military field， and been presented its unique characteristic nowadays. This paper introduces the concept，the working principle and applications of enose.Keywords：electronic nose，bionic olfaction，gas sensor收稿日期：2014-06-10作者简介：关键（1982—），女，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心审查员，从事专利审查工作。

基于仿生学的气体传感器研究

基于仿生学的气体传感器研究第一章前言气体传感器在环境监测、医疗、食品安全等方面有着广泛的应用。

然而，传统的气体传感器存在着许多局限性，例如容易受到环境干扰、对多种气体响应能力差等。

基于仿生学的气体传感器是一种新兴的研究方向，通过模仿生物的嗅觉系统，从根本上提升气体传感器的响应能力和选择性。

本文将介绍基于仿生学的气体传感器的研究现状以及未来的发展趋势。

第二章基于仿生学的气体传感器的原理仿生学的气体传感器的原理是模仿生物的嗅觉系统。

生物的嗅觉系统是通过嗅觉受体细胞和中央神经系统完成气体识别和分析的过程。

气体分子经过鼻腔后与嗅觉受体细胞结合，激活相应的神经元并传递至中央神经系统，从而形成嗅觉感知。

仿生学的气体传感器将此原理应用到传感器中，利用一种特殊的材料或者结构来模拟嗅觉受体细胞，通过对气体分子的吸附、反应等过程来完成气体识别和分析。

第三章基于仿生学的气体传感器的分类基于仿生学的气体传感器可以按照识别气体的机理分类，主要分为两种类型：化学传感器和生物传感器。

化学传感器是通过响应气体分子的化学反应来完成气体识别和分析的。

其中，半导体气敏电阻器是一种最常用的气体传感器，它的响应基于气体分子和半导体表面的化学反应，从而改变了半导体的电阻值。

此外，针对不同的气体种类，也可以采用不同的材料制作传感器，例如金属氧化物、聚合物等等。

生物传感器则是基于生物体系工作的传感器，例如嗅觉感知、味觉感知等。

生物传感器的优点在于它们拥有特定的、高选择性的响应。

其中，电子鼻是一种最常见的仿生学用于气体检测的传感器，它利用由不同气体特异性的受体所构成的传感器阵列来对气体进行识别和分析。

第四章基于仿生学的气体传感器的研究进展基于仿生学的气体传感器的研究已经得到了广泛的关注。

例如，电子鼻在食品安全方面的应用已得到了实践的验证。

鞋子传感器在医学上的应用也已进行了长达十年的研究。

在能源方面，铜还原在电子小型化方面也进行了多年的研究。

基于仿生学的气体传感器在环保领域的应用也有了很好的发展。

制药用气体检测方法。

在制药过程中，气体的种类和浓度对于药品的质量和安全性具有重要影响。

为了确保制药过程的气体控制和检测，本文将介绍一种基于传感器和自动化系统的气体检测方法。

该方法可实现对制药车间内部多种气体的高效、准确检测，帮助制药企业确保药品质量和员工安全。

二、方法原理本方法采用传感器阵列技术，结合模式识别算法，实现对多种气体的快速、准确检测。

传感器阵列由多个不同类型的传感器组成，每个传感器对特定气体具有敏感性。

通过测量不同传感器输出的变化，可以确定气体种类和浓度。

同时，采用模式识别算法对传感器数据进行处理，提高检测准确性和鲁棒性。

三、实施步骤1. 设备安装与校准在制药车间中选择合适的地点安装气体检测设备，确保设备能够覆盖车间的整个空间。

对设备进行校准，确保传感器阵列对各种气体的敏感性符合要求。

2. 数据采集与处理在设备运行期间，定时采集传感器阵列的数据，并对数据进行预处理。

预处理包括去除噪声、平滑数据等操作。

将处理后的数据输入模式识别算法进行分类和浓度估算。

3. 气体识别与浓度判定利用模式识别算法对数据进行分类，判断气体种类。

同时，根据传感器的响应速度和稳定性，确定气体的浓度。

根据制药车间的实际需求，设定报警阈值，对超出阈值的气体进行报警提示。

4. 数据存储与分析将检测到的气体数据存储到数据库中，以便后续分析和查询。

通过对历史数据的分析，可以了解制药车间中气体的变化趋势，为生产工艺的优化和改进提供依据。

四、优势与特点本方法采用传感器阵列技术，可实现对多种气体的快速、准确检测，提高了检测效率和准确性。

通过模式识别算法的处理，增强了检测结果的鲁棒性和可靠性。

同时，该方法具有以下特点：1. 自动化程度高：设备可自动进行气体检测、数据采集和报警提示，减少了人工干预的需求。

2. 灵敏度高：设备对气体的敏感度高，能够及时发现低浓度的气体，保障员工安全。

3. 适用范围广：设备可适用于多种类型的制药车间，具有较强的通用性。

基于主成分分析法的QCM传感器阵列定量检测DMMP

基于主成分分析法的QCM传感器阵列定量检测DMMP文小艳;李伟;韩元良【摘要】以聚环氧氯丙烷、乙基纤维素、聚表氯醇为敏感膜材料,建立了QCM传感器阵列法对DMMP空气样品定量检测的方法.DMMP浓度以气相色谱-火焰光度检测器法标定.在气体流速为300 mL/min时,在30 ～ 210 mg/m3的DMMP 浓度范围内,有良好的线性关系,方法具有较好的准确性和精密度,最低检测限为10.1 mg/m3.利用主成分分析法对神经性毒剂沙林的干扰进行了分类判别研究.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2017(014)002【总页数】5页(P102-106)【关键词】QCM传感器阵列;DMMP;主成分分析法【作者】文小艳;李伟;韩元良【作者单位】华北科技学院基础部,北京东燕郊101601;防化学院分析中心,北京102205;华北科技学院基础部,北京东燕郊101601【正文语种】中文【中图分类】TM932压电晶体微天平(piezoelectric quartz crystal microbalance，QCM)是一种质量敏感型的微型传感器。

对于气态被分析物的检测，QCM传感器频率变化只与传感器芯片表面的质量变化简单相关 [1]。

根据频率变化就可以计算出QCM表面质量的变化，从而推知气体的浓度。

传感器阵列与模式识别方法相结合，可以实现对待监测物质的快速、准确识别和定量分析，已经得到广泛应用[2-4]。

沙林(GB)是一种神经性毒剂，很容易被恐怖分子使用，对其进行检测具有重要意义。

作为甲基膦酸二甲酯(DMMP)由于结构与神经性毒剂GB相近，但毒性小、操作安全，所以常被作为GB的模拟剂进行研究。

对DMMP的检测方法主要有气相色谱-质谱法[5-7]。

但是这样的方法都需要使用大型仪器。

本文使用具有体积小、响应速度快、稳定性好等特点的QCM传感器阵列，利用高分子聚合物材料对DMMP具有选择性吸附的特点，对DMMP进行了定量检测。

电子鼻——精选推荐

电⼦⿐电⼦⿐技术在烟草原辅料及产品加⼯过程中质量控制的应⽤⼀、技术（项⽬）简介电⼦⿐（electronic nose），⼜称⼈⼯嗅觉分析系统（artificial olfactory），是20世纪90年代发展起来的⼀种新颖的分析、识别和检测技术，是由传感和⾃动化模式识别系统组成的针对各种⽓味进⾏识别的⼈⼯智能系统，它的⼯作原理类似⼈的⿐⼦，故称之为“电⼦⿐”。

电⼦⿐技术模仿了⽣物的嗅觉机能，通过传感装置采集多维响应信号，利⽤多元统计分析⽅法、神经⽹络⽅法和模糊⽅法进⾏数学处理，建⽴识别模式，将多维响应信号转换为感官评定指标值，完成对被测⽓味定性定量分析结果的智能解释。

同普通的化学仪器分析不同，通过电⼦⿐系统分析得到的不是被测样品中某种或⼏种成分的定性与定量结果，⽽是获得被测样品⽓味的整体感官特征，具有类似⿐⼦的功能。

⽬前，电⼦⿐正以其独特的优越性受到各⾏各业的青睐，应⽤范围不断扩⼤，已经在环境监测、⽇⽤化⼯、医疗卫⽣、制药⼯业、空⽓检测、⾷品、公安和军事等⾏业得到有效应⽤。

在美国，电⼦⿐已经开始应⽤在烟草⽣产中，⽤于原料的分析和识别等等⽅⾯。

⽽在我国，现⾏的烟草质量鉴别主要⽤化学成分分析的⽅法，评价体系简单、难以获得完整信息，如果要完全测出影响烟草质量的成分不仅⾮常复杂（仅烟⽓中的化学成分⼤约有5000种），⽽且要花费很多时间和费⽤。

因此⽣产中更强调的是感官鉴别和评价，这种⽅法⼜带来主观性强，时间和费⽤消耗较⼤，鉴别结果易变、不够客观准确。

因此，电⼦⿐识别技术在评定烟草⾹⽓质量⽅⾯将会展现出其独特的优越性。

⼆、技术特点及应⽤领域电⼦⿐技术在⾹⽓分析和鉴定中具有不同于仪器分析和感官评价的特点：1、电⼦⿐具有新颖的仿⽣检测技术，与传统成分分析仪器不同，它获得的是被检测样品⽓味的整体信息，并通过数学分析产⽣“指纹”图谱，提取样品的本质、隐含性质，⽤于今后、未知样品的识别和检测；2、电⼦⿐的灵敏度很⾼，⽓味的检测限可以到达ppb甚⾄ppt级检测限；3、电⼦⿐测定速度快，⼀般仅需⼏分钟，能及时反馈信息，调整⽣产流程中的各项⼯艺条件，确保质量评价（QA）和质量管理（QC）指标，从⽽使产品质量得到保证；4、电⼦⿐测定范围⼴。

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ｃｅｉａｓａｃｒｔｌ．ｈｍｃｌｃｕａｅｙＫｅｒｓ：ｇｓｓｎｏｒａｙｗｏｄａｅｓｒａｒｙ；ｓａｉａｕｒｍｅｔｙａｉａｕｅｎｔｓｇｌｅｔａｔｏｔｔｃｍｅｓｅｎ；ｄｎｍｃｍｅｓｒｍｅ；ｉｎａｘｒｃｉｎ
（．国科学院合肥智能机械研究所，徽合肥２０３１中安３０１２中国科学技术大学自动化系，徽合肥２０２）．安３０６
摘
要：利用气体传感器阵列结合判别软件，可用于气体的定性识别。本系统采用气体传感器ＭＱｌ组２ｌ
ＡｂｔａｔＵｅｏａｅｓｒａｒｙａｄｒｃｇｉｏｏｅｒａｅｕｅｏｉｅｔｙｑａｉｔｅｇｓＳｘｇｓｓｎｏｓｓｒｃ：ｓｆｇｓｓｎｏｒａｎｅｏｎｔｎｓｆｗａｅｃｎｂｓｄｔｄｎｉｕｌａｉａ．ｉａｅｓｒｉｆｔｖ
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制阀和微型真空泵完成对待测气体的采样和排气；６只金属氧化物气体传感器组成阵列放置于气室中，通过接口与外部电路相连，压源对各传感器提供５Ｖ的工作电压；稳传
气体传感器是一种对于某种气体敏感的化学传感器，
０引言
据具体的实验可选择所需气体传感器，本判别系统能够适用于所有气体传感器。
２系统设计２１系统组成．
利用单一气体传感器对气体响应的非专一性和对特定气体／气味的择优响应特性，根据实际应用，多只单一气将体传感器优化组合，构成气体传感器阵列，利用阵列的多维空间气体响应模式，结合先进的信息融合算法对气体／气味进行定性、定量识别 … 。基于此，本文研制了一种利用传
ＭＱ１ｒｃｏｅｏｐｓｅａｎｏａｒｙａｄａｎｌｅｄｔａｑｉｔｎａｄｒｃｇｉｏｙｔｉａ２ａｅｈｓｎｔｃｍｏｅｈｓｅｓｒｒ，ｎｎｏｎａｃｕｓｉｎｏｎｔｎｓｓｍｗｔｇｓ１ｏｔｇｓａ传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｃｏｙｔｅｈｏｇｓＴａｓｕｅｄＭｉｓｓｍＴｃｎｌｉ）ａｒｅｏｅ
２００８年第２７卷第１２期
基于气体传感器阵列的易挥发化学品判别系统
马亚彬，李民强郑，鹏，刘锦淮
ｖｓｅｎｃｒｕｔｓｅｉｎｄｏｄｓｉｇｉｈｉｅｅｔａ．ＴｅｃｍｐｓｉｎｆｔｉｅｏｎｔｎｙｔｍａｄｅｓｌａｄｉｃｉｄｓｇｅｔｉｔｕｓｄｆｒｎｇｓｈｏｏｉｏｏｈｓｃｇｉｏｓｓｉｎｆｔｒｉｅｎｅｐｒｎａｒｃｄｒｓａｅｐｅｅｔｄＥｐｒｎａｅｕｓｓｏｔｉｓｓｔｍｓａｌｏｄａｎｓｅｅａｏａｉｘｅｉｍｅｔｌｐｏｅｕｅｒｒｓｎｅ．ｘｅｉｍｅｔｌｓｈｈｗｓｙｙｅｉｂｅｔｉｇｏｅｓｖｒｌｖｌｔｅｒｈｌ
成阵列，结合气室和必要的电路，计了实时数据采集判别系统，设介绍了判别系统的构成与实验过程，实验结果表明：本系统能准确判别多种易挥发化学品。关键词：气体传感器阵列；静态检测；动态检测；信号拾取中图分类号：Ｔ２６Ｐ１文献标识码：Ｂ文章编号：１０－７７２０）２００－２００９８（０８１－１００
感器阵列进行判别的系统，于对易挥发化学品的判别。用１气体传感器工作原理
为了获取传感器对待测气体的响应信号，计的判别设
系统由气室、体传感器阵列、热控制电路、据采集卡气加数和相应的采集软件以及计算机构成。气室密封良好，由控