电子鼻
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电子鼻技术
朱涛 食科102 2010013675
电子鼻定义及工作原理 主要组成部分 研究历史及现状 食品及其它行业中的应用 展望
Page 2
主要内容
什么是电子鼻？
Page 3
电子鼻的概念
也称人工嗅觉系统，主要用来分析、识别和 检ຫໍສະໝຸດ Baidu复杂嗅味和大多数挥发性化学成分。一 个完整的电子鼻系统大致需要传感器阵列、 气路及测试腔、数据采集设备及模式识别算 法这四部分 。
Page 18
电子鼻技术的应用及前景
英国柴郡克鲁城镇的欧斯米泰克公司成功地开发出了电子 鼻，试验表明，它能“嗅”出侵蚀病人皮肤伤口的细菌， 提醒医生及时采取相应措施。
他研究的电子鼻是由32个不同的有机高分子感应器组成的 矩阵，对各种挥发性化合物散发的气味十分敏感，化合物 不同，则反应不同。
电子鼻只需要数小时便可发现是否有细菌存在。而过去采 用实验室化验的方法，通常1至3天才能得到结果。
Page 20
电子鼻技术的应用及前景
电子鼻技术响应时间短、检测速度快，其测定评 估范围广，它可以检测各种不同种类的食品；并 且能避免人为误差，重复性好；还能检测一些人 鼻不能够检测的气体，如毒气或一些刺激性气体， 它在许多领域尤其是食品行业发挥着越来越重要 的作用。并且目前在图形认知设备的帮助下，其 特异性大大提高，传感器材料的发展也促进了其 重复性的提高，并且随着生物芯片、生物技术的 发展和集成化技术的提高及一些纳米材料的应用， 电子鼻将会有更广阔的应用前景。
Page 15
典型应用(环境类)
环境污染气体报警检测 工厂中特定气体含量检测 环境恶臭级别判定 空气质量分级及评定 其它相关分析
Page 16
电子鼻技术的应用及前景
电子鼻具有便携及实时、在线、原位分析等特点, 可用于气味鉴别、复杂环境下气体浓度鉴别和可 燃气体、有机挥发物或有毒气体的鉴别,具有广泛 的应用前景。
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Page 22
此外，电子鼻技术还可以用于检查其他部位的感染，帮助 病人早发现，早治疗。
Page 19
电子鼻技术的应用及前景
在电子鼻系统的研究中,目前十分引人关注的3个 方面: 1)研究对微量气体分子瞬时敏感的检测器,以得到 与气体化学成分相对应的信号 2)研究对检测得到的信号进行识别与分类的数据 处理器,以便将有用信号与噪声加以分离 3)研究将测量数据转换为感官评定指标的智能解 释器,以得到与人的感官感受相符的结果
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样品气体
Page 5
电子鼻内部模块
数据采 集及模 式识别
PC机 用户界面
清洗泵 气室及传感器阵列
采样泵
流量计
智鼻机箱
Page 6
零气口
排气口
220V AC USB接口
Page 7
零气发生装置
工作原理
电子鼻模拟人的嗅觉对被测气体进行感知、分析 和识别，其过程包含3个部分：
(1)气敏传感器阵列与气味分子反应后，通过一 系列物理化学变化产生电信号；
数据处理器
智能显示器
味
结果输出
电子鼻工作原理图
Page 9
一、气体流量控制系统 二、传感器组 三、 分析控制软件
电子鼻的组成
Page 10
电子鼻产生的背景
对嗅觉系统理解的缺乏引起了人们对气 体分析研究的广泛兴趣。目前有关气味 分析及气味分类的研究报道来看，大致 可分为3类：感官分析、化学分析、人工 嗅觉(电子鼻技术)。
(2)电子信号经过电子线路，将信号放大并转换 成数字信号输入计算机中进行数据处理；
(3)处理后的信号通过模式识别系统，最后定性 或定量的输出对气体所含成分的检测结果。
Page 8
待
测
化学成分分析报告
物
专业人员品评报告
品
成分分析数据库 专家品评数据库
计
知识库 算 机
气
传感器阵列
数据预处理器
特征提取库
电子鼻技术的长处在于对气体进行定性分析。电 子鼻的检测与识别范围与人们的期望还存在距离， 但是，将之应用于食品、化妆品、香料香精等轻 工业品香气质量评定的时机已经成熟了。
Page 17
电子鼻技术的应用及前景
以色列科学家研发出“电子鼻”（electronic nose），只要通过简单 的呼吸测试，就可以查出罹患了肺、乳腺、肠和前列腺癌的病人。 研 究小组发现，这种检测化学物质改变的传感器不仅能分辨出健康人和 恶性肿瘤病患的呼吸，还能查出这四种常见的肿瘤。 虽然还需要更多 工作来完善这项检测技术，但初步成功已经给开发一种便宜、易于使 用和携带的早期癌症诊断技术带来了希望。
Page 11
电子鼻技术的发展历史
Page 12
目前难题
气体传感器对工作环境敏感 模式识别方法有待改进 当混合气体成分发生改变时，需要增减或改变
传感器，这给实际应用带来不便。
Page 13
所需对策
研制性能更好的气体传感器，使其降低对工作环境的要求， 减小工作环境对其影响
寻求更好的数据特征提取技术和识别方法。
随着微电子技术、材料学、制作工艺和计算机技术的发展， 电子鼻将向着集成化、小型化、实用化的趋势发展作环境 的要求，减小工作环境对其影响。
Page 14
典型应用(食品类)
酒类的区分与辨识 肉品新鲜度分析 饮料中香精香料分析 谷物生长分析 水果中芳香类物质分析 食品腐败变质过程分析 香气的等级区分及质量研究 牛奶新鲜度分析
朱涛 食科102 2010013675
电子鼻定义及工作原理 主要组成部分 研究历史及现状 食品及其它行业中的应用 展望
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主要内容
什么是电子鼻？
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电子鼻的概念
也称人工嗅觉系统，主要用来分析、识别和 检ຫໍສະໝຸດ Baidu复杂嗅味和大多数挥发性化学成分。一 个完整的电子鼻系统大致需要传感器阵列、 气路及测试腔、数据采集设备及模式识别算 法这四部分 。
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电子鼻技术的应用及前景
英国柴郡克鲁城镇的欧斯米泰克公司成功地开发出了电子 鼻，试验表明，它能“嗅”出侵蚀病人皮肤伤口的细菌， 提醒医生及时采取相应措施。
他研究的电子鼻是由32个不同的有机高分子感应器组成的 矩阵，对各种挥发性化合物散发的气味十分敏感，化合物 不同，则反应不同。
电子鼻只需要数小时便可发现是否有细菌存在。而过去采 用实验室化验的方法，通常1至3天才能得到结果。
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电子鼻技术的应用及前景
电子鼻技术响应时间短、检测速度快，其测定评 估范围广，它可以检测各种不同种类的食品；并 且能避免人为误差，重复性好；还能检测一些人 鼻不能够检测的气体，如毒气或一些刺激性气体， 它在许多领域尤其是食品行业发挥着越来越重要 的作用。并且目前在图形认知设备的帮助下，其 特异性大大提高，传感器材料的发展也促进了其 重复性的提高，并且随着生物芯片、生物技术的 发展和集成化技术的提高及一些纳米材料的应用， 电子鼻将会有更广阔的应用前景。
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典型应用(环境类)
环境污染气体报警检测 工厂中特定气体含量检测 环境恶臭级别判定 空气质量分级及评定 其它相关分析
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电子鼻技术的应用及前景
电子鼻具有便携及实时、在线、原位分析等特点, 可用于气味鉴别、复杂环境下气体浓度鉴别和可 燃气体、有机挥发物或有毒气体的鉴别,具有广泛 的应用前景。
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此外，电子鼻技术还可以用于检查其他部位的感染，帮助 病人早发现，早治疗。
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电子鼻技术的应用及前景
在电子鼻系统的研究中,目前十分引人关注的3个 方面: 1)研究对微量气体分子瞬时敏感的检测器,以得到 与气体化学成分相对应的信号 2)研究对检测得到的信号进行识别与分类的数据 处理器,以便将有用信号与噪声加以分离 3)研究将测量数据转换为感官评定指标的智能解 释器,以得到与人的感官感受相符的结果
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样品气体
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电子鼻内部模块
数据采 集及模 式识别
PC机 用户界面
清洗泵 气室及传感器阵列
采样泵
流量计
智鼻机箱
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零气口
排气口
220V AC USB接口
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零气发生装置
工作原理
电子鼻模拟人的嗅觉对被测气体进行感知、分析 和识别，其过程包含3个部分：
(1)气敏传感器阵列与气味分子反应后，通过一 系列物理化学变化产生电信号；
数据处理器
智能显示器
味
结果输出
电子鼻工作原理图
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一、气体流量控制系统 二、传感器组 三、 分析控制软件
电子鼻的组成
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电子鼻产生的背景
对嗅觉系统理解的缺乏引起了人们对气 体分析研究的广泛兴趣。目前有关气味 分析及气味分类的研究报道来看，大致 可分为3类：感官分析、化学分析、人工 嗅觉(电子鼻技术)。
(2)电子信号经过电子线路，将信号放大并转换 成数字信号输入计算机中进行数据处理；
(3)处理后的信号通过模式识别系统，最后定性 或定量的输出对气体所含成分的检测结果。
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待
测
化学成分分析报告
物
专业人员品评报告
品
成分分析数据库 专家品评数据库
计
知识库 算 机
气
传感器阵列
数据预处理器
特征提取库
电子鼻技术的长处在于对气体进行定性分析。电 子鼻的检测与识别范围与人们的期望还存在距离， 但是，将之应用于食品、化妆品、香料香精等轻 工业品香气质量评定的时机已经成熟了。
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电子鼻技术的应用及前景
以色列科学家研发出“电子鼻”（electronic nose），只要通过简单 的呼吸测试，就可以查出罹患了肺、乳腺、肠和前列腺癌的病人。 研 究小组发现，这种检测化学物质改变的传感器不仅能分辨出健康人和 恶性肿瘤病患的呼吸，还能查出这四种常见的肿瘤。 虽然还需要更多 工作来完善这项检测技术，但初步成功已经给开发一种便宜、易于使 用和携带的早期癌症诊断技术带来了希望。
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电子鼻技术的发展历史
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目前难题
气体传感器对工作环境敏感 模式识别方法有待改进 当混合气体成分发生改变时，需要增减或改变
传感器，这给实际应用带来不便。
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所需对策
研制性能更好的气体传感器，使其降低对工作环境的要求， 减小工作环境对其影响
寻求更好的数据特征提取技术和识别方法。
随着微电子技术、材料学、制作工艺和计算机技术的发展， 电子鼻将向着集成化、小型化、实用化的趋势发展作环境 的要求，减小工作环境对其影响。
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典型应用(食品类)
酒类的区分与辨识 肉品新鲜度分析 饮料中香精香料分析 谷物生长分析 水果中芳香类物质分析 食品腐败变质过程分析 香气的等级区分及质量研究 牛奶新鲜度分析