電子鼻是一種模擬生物嗅覺系統(tǒng)的智能氣體分析儀器,廣泛應(yīng)用于食品品質(zhì)監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷及工業(yè)安全等領(lǐng)域。它不依賴單一傳感器,而是通過多傳感陣列+模式識(shí)別算法,對(duì)復(fù)雜氣味進(jìn)行整體識(shí)別。電子鼻性能優(yōu)劣取決于各核心部件的協(xié)同精度與穩(wěn)定性,深入理解其構(gòu)造,是高效應(yīng)用與技術(shù)選型的關(guān)鍵。

一、氣體傳感器陣列
多類型傳感器組合:常見包括金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)、導(dǎo)電聚合物(CP)、石英晶體微天平(QCM)及表面聲波(SAW)等,每類對(duì)不同揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)敏感度各異;
交叉敏感設(shè)計(jì):單個(gè)傳感器可響應(yīng)多種氣體,多個(gè)傳感器共同構(gòu)成高維響應(yīng)矩陣,提升識(shí)別維度;
微型化與低功耗:現(xiàn)代電子鼻多采用MEMS工藝集成傳感器芯片,適用于便攜或嵌入式場(chǎng)景。
二、氣路與采樣系統(tǒng)
自動(dòng)進(jìn)樣泵與流量控制器:確保樣品氣體以恒定流速(如100–500mL/min)通過傳感區(qū),保障重復(fù)性;
過濾與除濕模塊:前置PTFE濾膜和干燥管,去除粉塵與水汽干擾,延長傳感器壽命;
清洗吹掃單元:測(cè)試后通入潔凈空氣或氮?dú)猓焖倩謴?fù)基線,縮短檢測(cè)周期。
三、信號(hào)調(diào)理與數(shù)據(jù)采集
高精度ADC轉(zhuǎn)換器:將傳感器微弱電阻、頻率或電容變化轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)(分辨率≥16位);
溫度/濕度補(bǔ)償電路:內(nèi)置溫濕度傳感器,實(shí)時(shí)校正環(huán)境波動(dòng)對(duì)氣體響應(yīng)的影響;
低噪聲放大器:抑制電磁干擾,提升信噪比,尤其對(duì)ppb級(jí)痕量氣體至關(guān)重要。
四、智能分析軟件
機(jī)器學(xué)習(xí)算法集成:支持PCA(主成分分析)、LDA(線性判別分析)、SVM(支持向量機(jī))及深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)氣味分類、濃度預(yù)測(cè)與異常報(bào)警;
數(shù)據(jù)庫與模型庫:預(yù)置食品腐敗、溶劑泄漏、疾病呼氣標(biāo)志物等典型氣味模板,支持用戶自建模型;
可視化界面:實(shí)時(shí)顯示雷達(dá)圖、聚類圖及趨勢(shì)曲線,便于非專業(yè)人員解讀。