电子鼻气味识别传感器的应用设计
电子鼻在方便米饭气味识别中的应用
（ 四川 烹饪 高等专 科学校 食 品科 学 系 成都 ， （￣ＪＩ 业 大学食 品科学 院 雅安 １ Ｉ ｔ农 ， 摘 要 ６０ ７ ） １０ ２ ６５１） ２０ ４
采用 电子鼻 对 ３种 不 同方便 米饭 （ 米 芽菜 方便 米饭 、 菜 肉末 方便 米 饭 、 鸡 榨 素什 锦 方便 米饭 ） 的
２１ ０ ０年 １ 月 １
中国粮 油学报
Ｊ ｕ ａ ｆｔｅ Ｃ ｉｅｅＣｅｅ ｌ ｎ ｌ Ａｓｏ ｉｔ ｎ ｏ ｒ ｌ ｈｎ ｓ ｒａｓａ ｄ Ｏｉ ｓｃａｉ ｎ ｏ ｈ ｓ ｏ
Ｖｏ ． ５， ．１ １ ２ Ｎｏ １
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ ０
第２ ５卷第 １ １期
电子 鼻在 方 便 米饭 气 味识 别 中的应 用
它不 仅可 以根 据 各 种 不 同 的气 味测 到 不 同 的信 号 ，
１ 材 料和 方 法
１ １ 材 料 ．
方 便米饭 样 品 ： 鸡米 芽 菜 方便 米 饭 、 菜 肉末 方 榨 便米饭 和素什 锦方便 米饭 。
１２ 仪 器 ．
Ｆ Ｘ４０ Ｏ ００电子鼻 （ 传感 器 由 １ ８各金属 氧化 物传 感 器组 成 ） Ｈ １０ 自动 进 样 器 、 ｈ Ｏ Ｉ １ 、 Ｓ０ ＭｐａＳ Ｆ＇ ２软 Ｖ
冻 保藏对 于其 品质 可能 存 在 一定 的影 响 。本 研 究将
样 品分 为新 鲜样 品 和冷 冻样 品。冷 冻 样 品采 用 真空包装后 ， 一 Ｏｃ下冷冻 ３ 在 ２ Ｃ 个月； 新鲜样 品在炒 制后采 用 密闭容 器包 装 ， 温冷 藏箱 保 藏 的 方式 ， 低 及
时送样 分析 。样 品信息 见表 １ 。
瓶 中 ， 盖密封 待检 。样 品的检 测参数 见表 ２ 加 。
电子鼻的应用
电子鼻可“闻”出变质食品
晚报讯 对轻微变质的虾肉，电子鼻很快可“闻”出它的问题， 并用曲线图和表格的形式将分析结果显示出来。昨天，记者从上海水 产大学获悉，该校食品学院赵勇教授主持的市科委课题“DNA指纹结 合气味指纹表征食品质量安全状况的研究”获得阶段性成果，应用气 味指纹技术的电子鼻快速、准确地鉴别出对虾的质量问题。 记者在实验室看到，电子鼻的外观有点像微波炉，将虾肉样品放 进去后，就开始工作了。据赵勇教授介绍，这个电子鼻内含18个气体 传感器，它们各有分工，分别对食品气味中的各种化学成分进行响应。 虽然电子鼻的“嗅觉范围”要比人鼻子狭窄很多，但它却灵敏得多， 人鼻子闻不出的异常，电子鼻的传感器一下子就能察觉。 经过一小时不到的检测，电子显示屏上给出了虾肉气味的曲线图， 该图只要与新鲜虾肉的气味曲线图相对照，就能判断食品的质量。 “这就是‘气味指纹’表征技术。”赵教授说，“在我们看来，气味 是反映某种食品在某一时刻质量的固有特征，就像人的指纹一样，具 有唯一性特点。”
电子鼻在乳制品中的应用
随着电子鼻技术的迅猛发展，电 子鼻在乳品工业中应用的深度和广度 不断扩大，主要体现在以下几方面:乳 制品成熟期和货架期的预测、乳中挥 发性物质的分析、乳中微生物的分类 干酪种类的分类和乳制品产地的区分 等方面。
电子鼻在烟酒业中的应用
电子鼻在酒类品牌的鉴定和异 味检测、新产品研发、原料检验、蒸 馏酒品质鉴定、制酒过程管理的监控 方而有很大的应用价值。电子鼻在烟 草行业中，可用于鉴别产品是否合格 及等级的分类、生产流程是否稳定与 正常以及市场商品的真伪，是用于质 量保证与质量控制测定小可缺少的工 具之一。
电子鼻的结构
电子鼻包括一组传感器和一个数据分析系统。 传感器的作用就像生物受体一样，而数据分析系 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。
电子鼻实验报告2024
引言概述：电子鼻是一种基于传感器技术的人工嗅觉系统，能够模拟人类嗅觉能力，识别不同气味的成分和浓度。
本实验旨在研究电子鼻在气体识别、质量检测、环境监测等方面的应用。
本文将从电子鼻原理、实验设计、实验结果、讨论和结论等方面进行详细阐述。
正文内容：一、电子鼻原理1.传感器选择：选择合适的气体传感器，如电化学传感器、半导体传感器、光纤传感器等。
2.信号的获取与处理：通过气体传感器获取气体样品的特征信号，并对信号进行预处理和分析。
二、实验设计1.实验材料准备：准备气体样品、电子鼻传感器、数据采集和分析系统等。
2.实验流程设计：确定实验流程，包括样品采集、传感器信号的获取、数据分析等步骤。
三、实验结果1.气体识别：通过对不同气体样品进行测试，记录并分析传感器所测得的信号，以达到对气体进行识别的目的。
2.浓度测量：根据电子鼻传感器对气体样品响应的特征，进行浓度测量。
分析传感器输出信号与浓度之间的关系。
四、讨论1.实验误差分析：分析实验过程中可能存在的误差来源，如传感器的灵敏度、环境温度等因素。
2.实验结果的可靠性：评估实验结果的可靠性，讨论实验中可能存在的不确定性和局限性。
五、结论本次实验结果表明，电子鼻作为一种模拟人类嗅觉能力的人工嗅觉系统，在气体识别和浓度测量方面具有广阔的应用前景。
尽管在实验过程中可能存在的误差和不确定性，但电子鼻仍然能够在质量检测、环境监测和安全控制等领域发挥重要作用。
总结：本文对电子鼻实验的相关内容进行了详细的阐述。
通过实验结果的分析和讨论，证明了电子鼻在气体识别和浓度测量方面的有效性和应用潜力。
电子鼻的进一步研究还需解决一些技术难题，如传感器的灵敏度和选择性等。
希望本次实验对电子鼻技术的发展和应用提供一定的参考和借鉴价值。
电子鼻实验报告
利用电子鼻分析不同品质酱油风味实验一、实验目得1、了解电子鼻得工作原理;２、学习并掌握电子鼻(PEN３)得使用及数据分析。
二、实验原理电子鼻就是模拟动物嗅觉器官开发出一种高科技产品,利用气体传感器阵列得响应图案来识别气味得电子系统。
PEN3型电子鼻内置１0个金属氧化气体传感器,每个传感器对应得敏感物质如表1所示、电子鼻得工作可简单归纳为:传感器阵列—信号预处理-神经网络与各种算法-计算机识别(气体定性定量分析)。
PE Ｎ3型电子鼻自带得WｉnＭuｓter软件可以进行ＰCA(主成分分析)、LDＡ(线性判别法)、Lｏadings(负荷加载分析)等分析。
酱油就是一种具有浓郁酱香得传统调味品,不同品质得酱油具有不同得风味,本实验利用电子鼻中传感器对不同酱油得风味物质得响应值变化对酱油进行品质比较。
三、实验器材及实验条件1、实验器材电子鼻:ＰＥN３型,德国Airseｎse公司;顶空瓶:５０ｍl;2、实验条件采样时间间隔为1s/组,传感器自动清洗时间为120ｓ,传感器归零时间为5s,进样流量为6０0ｍl／min,试验测试分析时间为6０s。
四、实验步骤1、样品处理:分别取10mｌ1号酱油、２号酱油于50ml得顶空瓶,再塞好塞子、盖好瓶盖,常温下放置2h。
2、开机:屏幕出现—Ｓtart Sensoｒ,１min后变成—Standbｙ。
3、连接:打开WｉｎMuｓｔer软件,Options(设置选项),Search Devices(选择电子鼻型号),ＰEN3、4、设置参数:Oｐｔioｎs,PＥＮ3,Seｔtings,Measｕreｍeｎt(设置测试参数),Ｇap Flows(设置气流量)。
5、开始测试:Mｅasuｒｅmenｔ,Start。
观察状态栏里得测试进程倒计时,co ｎnecｔvｉal倒计时提示为1时,同时将进样针与补气针插入顶空瓶、6、停止测试:60ｓ后,Ｒemove viaｌ倒计时提示为1时,同时拔出进样针与补气针。
电子鼻-电子舌参数详解
滤波处理
去除信号中的噪声干扰，提取 有用的信号成分。
特征提取
对处理后的信号进行特征提取 ，提取出与气体浓度相关的特 征信息。
模式识别
利用分类算法对提取的特征进 行分类和识别，实现对气体成
分的定性或定量分析。
参数优化与校准
01
温度控制
控制传感器的工作温度，以获得最 佳的检测性能。
校准方法
采用标准气体对传感器进行校准， 确保测量结果的准确性。
采样方式
静态采样
将待测气体样品引入传感 器室内，保持室内气体浓 度稳定一段时间后进行检 测。
动态采样
将待测气体样品连续引入 传感器室内，实时监测气 体的浓度变化。
循环采样
将待测气体样品引入传感 器室内，进行循环检测， 以获得更准确的测量结果。
信号处理方法
信号放大
对传感器输出的微弱电信号进 行放大处理，提高信号的信噪
03
02
压力调节
调节传感器室内的压力，以适应不 同气体浓度的检测需求。
数据处理算法
优化数据处理算法，提高气体浓度 的测量精度和响应速度。
04
03 电子舌参数详解
传感器类型
金属氧化物传感器
利用金属氧化物作为敏感材料，对气体分子进行吸附和反应，从 而改变电导率或电阻值，实现气体分子的检测。
石英晶体微天平传感器
应用领域
01
02
03
食品质量控制
检测食品的新鲜度、风味、 品质等指标，控制食品生 产过程中的质量。
药品质量控制
检测药品的有效成分、纯 度、稳定性等指标，保证 药品的质量和安全。
环境监测
检测空气中的有害气体、 水质中的污染物等，评估 环境质量，保障人类健康。
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。
新型嗅觉传感器及其应用
新型嗅觉传感器及其应用随着科技的不断发展，越来越多的新型传感器不断出现，其中嗅觉传感器也引起了人们的广泛关注和研究。
嗅觉传感器是一种能够模拟人类嗅觉系统，对周围环境中的气味进行感知和识别的传感器。
目前，新型嗅觉传感器被广泛应用于环境监测、生物医学检测、食品安全检测、工业质量控制等领域。
一、新型嗅觉传感器的原理新型嗅觉传感器的核心部分是气敏材料，通常采用纳米材料、半导体材料、聚合物材料等，其中以纳米材料最为常见。
气敏材料对气体发生吸附和反应，从而改变自身的特性，例如电学、光学、热学等方面的参数，再通过对这些参数的变化进行监测和分析，实现对气体的识别和测量。
二、新型嗅觉传感器的应用（一）环境监测新型嗅觉传感器被广泛应用于环境监测领域。
它可以对空气中的有害气体进行检测和测量，例如CO、CO2、SO2、NOx等。
通过及时发现这些有害气体的浓度变化，及时采取措施，保证环境的健康与安全。
（二）生物医学检测新型嗅觉传感器在生物医学检测领域也有着广泛的应用。
例如，它可以检测出患者呼吸中的挥发性有机物（VOCs），及时发现某些疾病的存在或发展情况，例如肺癌、糖尿病等。
同时，也可以通过检测特定气味成分，判断医疗设备的清洁度。
（三）食品安全检测新型嗅觉传感器也可以应用于食品安全检测领域。
例如，它可以检测出食品中的有害气味，例如霉变、污染等。
通过检测出这些异味，可以及时发现存在的食品安全问题，保障食品安全。
（四）工业质量控制新型嗅觉传感器还可以应用于工业质量控制领域。
例如，它可以检测出工业生产过程中的异味，及时发现生产设备的故障或者生产过程中的问题，保证产品的质量和安全。
三、新型嗅觉传感器的未来展望随着近年来新型嗅觉传感器的不断发展和研究，它的应用场景也越来越多，而且未来还有更多的发展空间和应用场景。
例如，可以应用于检测化学武器、炸药等危险品；可以应用于智能家居领域，通过感知环境中的气味来智能控制家庭设备等。
总之，新型嗅觉传感器是未来的一个重要发展方向，它将在更多领域发挥着重要的作用。
气味(电子鼻)传感器的检测技术
气味（电子鼻）传感器的检测技术一,概述.电子鼻可以识别和检测复杂的气味和挥发性成分。
电子鼻是一种能够识别单一和复杂气味的设备，它由多个性能重叠的气体传感器和适当的模式分类方法组成。
二、电子鼻工作原理.电子鼻的工作原理是基于模拟人类嗅觉的形成过程。
人类嗅觉系统由嗅觉细胞、嗅觉神经网络和大脑组成。
嗅觉是挥发性物质释放气体进入鼻腔，并被嗅觉细胞中的嗅觉细胞吸附到表面。
负电荷嗅觉细胞表面的部分电荷发生变化并产生电流，从而使神经末梢受到刺激而兴奋。
最后，兴奋信号被传输到大脑的嗅觉皮层，产生嗅觉。
人的嗅感产生过程框图三、电子鼻的基本组成电子鼻系统主要由气敏传感器阵列、信号处理单元和模式识别单元三大部分组成。
图给出了人工嗅觉系统的结构框图。
电子鼻的系统构成四、电子鼻的应用名称气味监测传感器阵列型金属氧化物半导体主要用于测量一般可燃气体。
主要用于测量一般可燃气体制造商美国公司法国smart nose fox2000金属氧化物半导体香味扫描仪鼻口腔监测器导电聚合物传感器金属氧化物测量食品化妆品监测啤酒测量呼吸新鲜度法国英国日本五、电子鼻发展前景1.存在的问题：(1)有些传感器对测试条件要求苛刻，必须严加控制，或者加以监测并进行参数补偿；(2)传感器本身的稳定性差，因而易于中毒；(3)阵列的校正和训练数据无法通用。
2.研究方向：(1)能对微量分子瞬时敏感的不受环境影响或能对环境变化进行自适应补偿的传感器阵列器件；(2)能对信号进行处理的高精度处理器，将信号与噪声分离；(3)能将人的感官感受相一致的感官评定指标的模式识别方法。
三、数据统计方法1、主成分分析（pca）聚类分析（CA）是一种将研究对象划分为相对同质的聚类的统计分析技术。
从统计学的角度来看，聚类分析是一种通过数据建模来简化数据的方法。
CA是根据个体或变量之间的数量关系进行分类的，具有很强的客观性，但各种聚类方法只能在一定条件下实现局部最优；聚类的最终结果是否成立还需要专家的鉴定。
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电子鼻气味识别传感器的应用设计
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。
电子鼻主要由气味取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统三种功能
器件组成。
电子鼻识别气味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味。
电子鼻的类型很多，其典型的工作程式是：首先，利用真空泵把空气取样吸取至装有电子传感器阵列的小容器室中。
接着，取样操作单元把已初始化的传感器阵列暴露到气味体中，当挥发性化合物(VOC)与传感器活性材料表面
相接触时，就产生瞬时响应。
这种响应被记录并传送到信号处理单元进行分析，与数据库中存储的大量VOC 图案进行比较、鉴别，以确定气味类型。
最后，
要用酒精蒸气“冲洗”传感器活性材料表面以去除测毕的气味混合物。
在进入下
一轮新的测量之前，传感器仍要再次实行初始化(即工作之间，每个传感器都需用干燥气或某些其它参考气体进行清洗，以达到基准状态)。
被测气味作用的时间称为传感器阵列的“响应时间”，清除过程和参考气体作用的初始化过程所花
的时间称为“恢复时间”。
在电子鼻系统中，气体传感器阵列是关键因素。
除基本的气相色谱(GC) 分析法以外，电子鼻传感器的主要类型还有导电型传感器、压电类传感器、场效应传感器、光纤传感器等。