电子鼻及其在各领域的最新研究进展
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。
电子鼻技术的研究进展及其在中药行业中的应用
电子鼻技术的研究进展及其在中药行业中的应用随着科技的不断进步和发展，电子鼻技术也随之崛起。
电子鼻技术是一种基于电子组件制成的人工嗅觉系统，它可以感知各种气味，并辨别气味的类型和来源。
在近年来的研究中，电子鼻技术被广泛应用于医疗、食品、化工等领域，同时也被引入了中药行业。
电子鼻技术源于人类和某些动物的嗅觉系统，然而它与生物的嗅觉系统相比，具有更高的准确性和稳定性，可以实现自动化的气味检测和辨别。
电子鼻系统通常由传感器、信号转换器、数据处理器和显示器等组成。
其中，传感器是电子鼻的核心部件，其选择和设计直接关系到传感器的响应特性和精度。
在电子鼻技术的研究中，传感器的种类和性质一直是关注的热点。
目前，主要的传感器类型包括半导体传感器、电化学传感器、光学传感器、重量传感器、热导传感器等。
在这些传感器中，半导体传感器是最常用的，由于其响应速度快、灵敏度高、可重复性好等优点，广泛应用于电子鼻的研究和设计中。
除了传感器的选择外，数据处理算法也是电子鼻技术的另一个重要研究方向。
这些算法主要包括模式识别、人工神经网络、支持向量机等。
这些算法可以使电子鼻系统能够对气味进行快速准确的辨别和识别，同时也可以对识别结果进行综合分析和统计。
中药是我国的传统特色医药资源，具有广泛的应用前景和市场前景。
然而，由于药材的种类繁多，易混淆，因此中药材行业的质量控制一直成为制约中药行业发展的重要问题。
电子鼻技术可以在中药材的质量控制和分析中发挥作用，从而提高中药行业的发展和质量。
在中药材的质量检测和分析中，电子鼻技术可以实现对药味、香味、异味等气味的快速检测和辨识，以此来判断中药的真假和品质。
同时，在中药材的分类和鉴别中，电子鼻技术也可以实现对中药材的产地、品种、部位等的快速识别和分类，为中药材的生产和销售提供可靠的检测手段。
此外，电子鼻技术可以与其他检测技术相结合，形成多元检测体系，从而更加全面、细致地对中药材的质量进行分析和评价，提高中药材的质量和安全。
电子鼻技术在酒质量检测应用的研究现状
电子鼻技术在酒质量检测应用的研究现状电子鼻技术在酒质量检测应用的研究现状电子鼻又称气味扫描仪，是20世纪90年代发展起来的模拟哺乳动物的嗅觉系统研制的一种人工嗅觉感受器，可用来分析、识别和检测复杂气味及大多数挥发性成分。
电子鼻与化学分析仪器(如：色谱仪、光谱仪等)不同，它给出的不是被测样品中某种或某几种成分的定性和定量结果，而是样品中挥发成分的整体信息，即气味的“指纹数据”，它显示了物质的气味特征，从而实现对物质气味的客观检测、鉴别和分析，它不仅可以检测到各种不同的气味的不同信号，而且可以对这些信号与经过“学习”和“训练”后建立的数据库中的信号进行比较、识别和判断。
因而可用于鉴别食品的真伪，产地及食品是否新鲜，还可用于控制从原料到产品整个生产过程的工艺，从而保证产品的质量。
电子鼻具有检测速度快、检测范围广、检测数据客观、可靠和可重复性等优点，在食品感官研究中起到越来越重要的作用。
它可以避免了官品评中主观因素的干扰，提高了检测的精确度。
电子鼻在酒类产品上具有广泛应用，包括酒类产品识别、品牌区分，产地和年份鉴别，以及香型分析等多方面。
1.3.1 国外研究进展在品种鉴别方面，Daniel等采用质谱型电子鼻，对澳大利亚的雷司令和霞多丽2种干白葡萄酒进行分析，运用PCA（principal components analysis）、DPLS discriminant partialleast squares)和LDA(linear discriminant analysis)等方法进行了分析，其中DPLS和LDC的准确度分别达到95%、80%，能够较为准确的对2种葡萄酒进行区分，由此表明质谱型电子鼻结合统计学方法（如PCA、DPLS等）能够应用于葡萄酒的品种识别及其调配中各品种的比例问题。
Guadarrama 等采用6 个导电高分子传感器阵列的电子鼻对2 种西班牙红葡萄酒和1 种白葡萄酒进行检测和区分, 模式识别技术采用PCA方法。
2024年电子鼻市场发展现状
2024年电子鼻市场发展现状摘要电子鼻技术是一种通过模拟人类嗅觉系统来检测和识别气味的新型技术。
目前，电子鼻在各个领域都有着广泛的应用，从食品行业到环境监测，都可以看到电子鼻的身影。
本文将对电子鼻市场的发展现状进行分析，包括市场规模、主要应用领域、主要厂商和技术趋势等方面。
1. 引言电子鼻是一种利用传感器和模式识别技术模拟人类嗅觉系统的技术。
它可以检测和识别各种气味，具有快速、准确的特点，而且不受环境和人为因素的影响。
由于其广泛的应用前景和巨大的商业价值，电子鼻市场近年来蓬勃发展。
2. 市场规模根据市场研究机构的数据显示，电子鼻市场正呈现出快速增长的态势。
据预测，到2025年，全球电子鼻市场规模将达到xx亿美元。
市场增长的主要驱动因素包括增加的需求和技术进步。
随着电子鼻技术的不断成熟和应用领域的扩大，电子鼻市场有望进一步扩大。
3. 主要应用领域目前，电子鼻已经在多个领域得到了广泛的应用，并取得了一些显著的成果。
3.1. 食品行业电子鼻在食品行业有着重要的应用。
通过检测食品的气味，可以判断食品是否新鲜、是否存在有害物质等。
这对于食品质量的监测和食品安全的保障都具有重要意义。
3.2. 医疗领域电子鼻在医疗领域也有着广泛的应用前景。
通过检测人体气味，可以进行早期疾病诊断和健康监测。
例如，电子鼻可以检测出肺癌等疾病的特殊气味，从而实现早期诊断，提高治疗效果。
3.3. 环境监测电子鼻在环境监测领域也得到了广泛的应用。
通过检测环境中的气味，可以判断空气质量、水质污染等情况，为环境保护和污染治理提供有力的支持。
4. 主要厂商目前，国内外有许多公司在电子鼻领域进行研发和生产。
以下是一些主要的厂商：•ABC公司：专注于食品领域的电子鼻研发和生产，已在国内市场占据领先地位。
•XYZ公司：在医疗领域拥有相关专利技术，产品在国际市场上有一定影响力。
•123公司：致力于环境监测领域的电子鼻技术开发，已取得一些重要的研究成果。
2024年电子鼻市场分析现状
2024年电子鼻市场分析现状1. 引言电子鼻技术是一项新兴的技术领域，它模拟了人类嗅觉系统的工作原理，能够识别和分析气体成分，具有广泛的应用前景。
本文将对电子鼻市场的现状进行分析，包括市场规模、市场发展趋势等方面。
2. 市场规模据市场调研公司的数据显示，电子鼻市场自2016年开始迅速增长，并在近几年达到了较大的规模。
预计到2025年，电子鼻市场规模将超过XX亿美元。
电子鼻在医疗、食品安全、环境监测等领域具有重要应用，这将推动市场需求的增长。
3. 市场驱动因素电子鼻技术的发展离不开以下几个市场驱动因素：3.1 医疗应用需求增加随着人们健康意识的提高，以及慢性疾病的增加，对于非侵入式、迅速、准确的检测方法的需求增加。
电子鼻作为一种快速、敏感的检测手段，能够帮助医疗行业提高诊断效率，因此在医疗应用领域有广阔的市场前景。
3.2 食品安全监管加强食品安全问题一直备受关注，电子鼻技术在食品质量监测和溯源方面具有潜力。
电子鼻可以迅速检测食品中的有害物质，提高食品安全监管的准确性和效率，因此受到政府和企业的重视。
3.3 环境污染问题随着工业化的进程，环境污染成为全球关注的焦点。
电子鼻技术可以用于监测大气中的有害气体浓度，帮助环保部门及时采取措施，保护环境和人类健康。
因此，环境监测领域是电子鼻市场的另一个重要应用领域。
4. 市场发展趋势电子鼻市场在未来几年将呈现以下几个发展趋势：4.1 技术创新随着科技的进步，电子鼻技术将越来越先进。
传感器的灵敏度和稳定性将得到提高，数据处理算法也会更加精确。
这将大大增强电子鼻的检测能力，推动市场的发展。
4.2 应用领域扩大除了医疗、食品安全、环境监测等领域，电子鼻还有更广阔的应用前景。
例如，在农业领域，电子鼻可以用于检测植物的生长状态和病害，提高农作物的产量和质量。
随着电子鼻技术的发展，更多的应用领域将被开拓。
4.3 市场竞争加剧当前，电子鼻市场的竞争还不激烈，但随着市场规模的增加，竞争将日益加剧。
电子鼻在食品检测中的应用
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系统软件流程图
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软件的算法的改进
在软件的算法中，采用BP学习算法和SVM学习算法相 比较，以体现SVM学习算法的优越性。SVM学习算法 是在统计学习理论的基础上发展起来的一种新的机器 学习方法，它基于结构风险最小化原则，尽量提高学 习机的泛化能力，具有良好的推广性能和较好的分类 精确性。 另外，SVM算法是一个凸优化问题，局部最优解一定 是全局最优解，这些特点是其他算法所不具备的。 SVM克服了传统机器学习方法的一些不足，具有泛化 性好、小样本、全局最优等优点，目前已经得到了广 泛的应用。
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电子鼻在食品检测中应用（以牛奶检测为例） 电子鼻在食品检测中应用（以牛奶检测为例）
试验材料 试验用电子鼻是由实验室自行研制的， 试验用电子鼻是由实验室自行研制的 ，其硬件部分主要由 气敏传感器阵列、气体测量室、 ／ 采集装置 采集装置、 气敏传感器阵列、气体测量室、A／D采集装置、稳压电源 和计算机等组成。 和计算机等组成 。 传感器阵列由若干支金属氧化物气敏传 感器组成。气敏传感器加热电压为(5． 士 ． 感器组成。气敏传感器加热电压为 ．00士0．05)V，工作 ， 电压为(10． 士 ． 实现。 电压为 ．00士0．01)V。软件部分由 。软件部分由Matlab实现。 实现
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电子鼻在食品检测中的优越性
与传统的食品检测方法相比，电子鼻有着一定的优越性。 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、 电子鼻用于食品检测具有检测简单、快捷、样品用量少、成 简单 本低等特点，已引起许多研究者的关注。 本低等特点，已引起许多研究者的关注。电子鼻不仅可以对 等特点 不同样品的气味信息进行简单的比对分析，而且可以通过采 不同样品的气味信息进行简单的比对分析， 集标样信息建立数据库， 集标样信息建立数据库，利用化学计量学的统计方法对未知 建立数据库 样本进行定性和定量分析。 样本进行定性和定量分析。 定性和定量分析
电子鼻及其在各领域的最新研究进展
独特 的方式进行响应 。在 阵列 中，每一个传感器有不 同的特性 （ 如涂 层 、工作温度等 ） ，因此 ，对 于特定 的气味 ，每一个传感器有不 同的
电响 应 （ 电 压 输 出） 即 。传 感 器 阵 列 的 联 合 输 出形 成 一 个 指 纹 图谱 或
标 记 图 ，对 于特 定 的气 Ｉ 独 一无 二 的 。根 据 指 纹 图 或标 记 图利 用 一 味是
Ｓ ｅ ｔｏ ｔ ｐ ｃｒ ｍｅｒ ｙ，ＭＩ ＭＳ）等 。
Ｓ ｕｒｓＰ Ｓ 、 邻近 方 法 （ ｈ — ａｅｔ ｅｇ ｂｒ， ＮＮ） ｑ ａｅ， Ｌ ）Ｋ Ｔ ｅＫ ＮｅｒｓＮ ｉｈ ｏｓＫ 、
Ｓ ｍｅ 、 搅 拌 棒 吸 附 萃 取 法 （ ｔ ａ ｏｐｉｅ Ｅ ｔ ｃｉｎ ｐ ） Ｓｉ Ｂ ｒ Ｓ ｒｔ ｘｒ ｔ ｒ ｖ ａ ｏ ＳＳ） Ｂ Ｅ 、内针 动 态 萃取 （ Ｉｓ ｅＮ ｅ ｌＤｙ ａ ｃ ｘｒｃｉｎ ， ｎ ｉ — ｅｄｅ ｎ ｍｉ Ｅ ｔ ｔ ｄ ａ ｏ Ｉ ＮＤＥ 、引入 薄 膜 的质 谱 分 析 （ ｍｂａｅ ｎｒｄ ｃ ｏ ｓ Ｘ） Ｍｅ ｒｎ ｔ ｕ ｔ ｎＭａｓ Ｉ ｏ ｉ
综 述
摘要 ： 电子鼻是由多个性能彼此重叠的气敏传感器和适当的模式识别算法组成的具有识 别单一和复杂气体 能力的装置。本文介绍了电子鼻的基本原理及主要组成部分 ； 综述 了电子鼻近年来在食品 、环境、农业 、
医学、公 共安全等领域的研究进展 ；最后展望 了其未来发展趋势 。
关键词：电子鼻 ；传感器 阵列 ；模式识别 中图分类号 ：Ｔ ２２ Ｐ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１０ ８ Ｘ ２ １ ） — ０ ６ ０ ６ ８３ （ ０ ０ ０ — ５ ０ ００ ３
定的模式识别算法 即可识别出不同的气味成分。 在 电子鼻系统 中有三个主要组成部分 ：采样系统 、检测系统及数
电子鼻技术的研究进展及其在中药行业中的应用
电子鼻技术的研究进展及其在中药行业中的应用随着现代技术的不断发展和推广，电子鼻技术也逐渐成为了一个备受关注的研究领域。
电子鼻技术通过吸收、分析和识别不同挥发性有机化合物的气味，可以进行快速、准确、无需复杂处理的气体检测，因此被广泛应用于生产、环境保护、食品、医疗等领域。
在中药制药工业领域，电子鼻技术也崭露头角，为中药生产质量的提高和保障作出了很大贡献。
本文将介绍电子鼻技术的研究进展和在中药行业中的应用。
一、电子鼻技术研究进展1、传统电子鼻技术传统电子鼻是由多个传感器数组组成的一种智能感知系统，它可以对空气中的化学成分进行监测和识别。
传统电子鼻的识别能力主要基于气体传感器的特性和样品的挥发性，其感测原理主要是通过化学传感器的信号变化来检测不同化学气体的存在。
目前传统电子鼻技术已经在环境监测、食品安全、药品检测等领域中得到广泛应用。
2、基于人工神经网络(ANN)的电子鼻技术随着人工神经网络技术与电子鼻技术的结合，一种基于ANN的电子鼻技术被发展出来。
该技术采用ANN作为分类器和模式识别器，利用模式匹配对气味进行识别和分类。
相比于传统电子鼻技术，基于ANN的电子鼻技术拥有更强的信噪比、更高的可靠性和更高的识别率。
它不仅可以用于恶臭气体检测，还可以检测空气中的气味、水中的异味等，广泛应用于环境监测、工业生产、食品安全等领域。
基于人工嗅觉的电子鼻技术是一种新兴的气体识别技术，它是通过对人类鼻嗅能力的模仿来实现气体检测和识别。
与传统电子鼻技术和基于ANN的电子鼻技术不同，基于人工嗅觉的电子鼻技术使电子鼻与人类的嗅觉相似，并通过人类鼻腔的方式实现气体识别。
这种新型的电子鼻技术拥有更高的灵敏度、更强的识别能力和更快的响应速度，已经被广泛应用于医疗、环境科学、食品安全等领域。
1、中药材品质检测中药材在采摘、运输、贮存等过程中易被污染，导致其品质下降，进而影响药效。
传统检测方法需要复杂的处理和时间，不能及时反映中药材的品质。
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在电子鼻系统中有三个主要组成部分：采样系统、检测系统及数 据处理系统[5]。
鼻子 嗅觉接受体
敏感体 传感器
敏感体 电子传感器
神经轴突 嗅觉块
数据采集/传输
数据预处理 （气味标记）
数据采集 标记图
神经网络
模式识别
人工神经网络
大脑信号
输出源 结果
计算机
图 1 电子鼻3
电子鼻已在乳品加工业的很多地方得以应用，例如丹麦 青纹干酪的成熟度过程监控、瑞士干酪香味混合物的模式识 别和干酪的口味的检测，以及奶酪保质期的检测、干酪的质 量控制，另外还包括检测牛奶的微生物细菌、分辨不同的冰 淇淋样、在线监测酸奶酪发酵等等[10-12]。
国内浙江大学的王俊等研究电子鼻在各类食品中的应用 如龙井茶、柑橘、桃、西红柿、雪梨、小麦、鸡蛋等取得了 较好的研究结果[13-15]。
题被广泛研究。
电子鼻一般包括一组交叉敏感的电化学传感器阵列、适当的模式识别方法，来自动检测和辨别简单的、
或复杂的气味[3]。和传统的气体分析技术如气相色谱法（Gas Chromatography, GC）、质谱法（Mass Spectroscopy，
MS）、火焰离子化检测（Flame Ionization Detection, FID）等相比，具有响应速度快、易于使用、价格低廉等
优点，因此在食品、环境监控、医学、农业、生物及安全等各领域得
到了广泛的应用。
人类鼻
目标混合物
电子鼻
二、电子鼻及主要组成部分 电子鼻的基本工作原理是基于模仿人类气味识别机制[4]（如图 1
所示）。 和人类嗅觉系统相似，电子鼻包含一组化学传感器阵列，被封装
在密闭容器中。目标混合物，以气态形式引入到密闭容器中，气体和 传感器之间的反应导致传感器电导率的变化。这些变化依赖于气体中 各成分与传感器之间的复杂的相互作用，每一个传感器与部分成分以 独特的方式进行响应。在阵列中，每一个传感器有不同的特性（如涂 层、工作温度等），因此，对于特定的气味，每一个传感器有不同的 电响应（即电压输出）。传感器阵列的联合输出形成一个指纹图谱或 标记图，对于特定的气味是独一无二的。根据指纹图或标记图利用一 定的模式识别算法即可识别出不同的气味成分。
三、电子鼻在各领域的研究进展 1、食品科学 电子鼻在食品领域的研究较为深入，已涉及到食品科学
的方方面面。根据应用场合及功能不同，可以将电子鼻在食 品控制中的应用分为：生产过程监控、货架寿命调查、新鲜 度评估、真假验证及其他方面。
印度的 Bipan Tudu 等研究电子鼻用于红茶的质量评估 [6]。根据神经网络在处理传感器阵列数据存在的主要问题： 从不同的茶园采摘的红茶，遍布不同的地方，茶的质量受气 候条件、农场类型、季节及种植方法的不同有较大差异。因 此，整个数据库不能随时得到满足，训练一个传统的神经网 络模型变得困难。提出具有增强学习特性的 RBF 神经网络用 于模式识别算法对红茶的气味进行分类，获得较好的辨识效 果。此外，该课题组还使用电子鼻预测辨识红茶的最佳发酵 时间[7]。
意大利的 S. Buratti 等利用电子鼻结合分光光度计方法， 预测不同品牌意大利红酒的感官描述[8]。应用遗传算法选择 变量，建立预测回归模型。在所选择的模型上，应用了精确 的验证技术和检测输出的步骤。
美国的 S. Panigrahi 等使用一商用的基于导电聚合物的
2010.03 SensorWorld
金翠云 崔瑶 王颖
一、引言
电子鼻（Electronic Noses）是一种模仿生物嗅觉的电子系统，起源于 20 世纪 80 年代，英国学者 Persuad
和 Dodd 用 3 个商品化的 SnO2 气体传感器模拟哺乳动物嗅觉系统中的多个嗅感受器细胞对多种有机挥发气体 进行类别分析，开创了电子鼻研究之先河[1]。90 年代召开了第一届电子鼻专题会议[2]，此后，即作为一重要专
中国科学技术大学的罗德汉等将电子鼻应用到假烟的识 别中[16]。
华中科技大学的谢长生等利用电子鼻识别不同品牌的国 产醋[17]，对 17 种不同品牌的国产醋，利用电子鼻分析，其 包含 9 个纳米 ZnO 薄膜气体传感器。PCA 和 CA 用于研究样 品中的种类。
2、环境科学 当今世界面临的主要的环境问题是有毒化学物质对大 气、水、土壤的污染。城市大气污染被认为与日益增长的呼 吸疾病是密切相关的，并且一些物质（如苯）若人们长期暴 露其中则为引发癌症。 意大利的 S. De Vito 等利用电子鼻系统结合神经网络技 术用于预测大气中的苯浓度，监控城市环境污染[18]。 比利时的 Martyna Kuske 等通过检测微生物中的易挥发 混合物（MVOCs）来监测室内真菌污染[19]。研究结果表明， 电子鼻能够辨别发霉的和未发霉的样品，及识别某种真菌。 英国的 O. Canhoto 等研究电子鼻技术用于饮用水的微生 物及化学污染检测[20]。该研究基于导电聚合物传感器阵列的 两类电子鼻系统用于早期检测和辨识饮用水中的细菌，真菌。 使用 PCA、DFA 及聚类分析，可以辨别在 25°C 下经过 24 小 时的繁殖的细菌和真菌。 阿根廷的 Silvia Reich 等利用电子鼻监测高度污染水源 的排放物。该区域水质、土壤、空气严重受污染，导致一些 慢性病的发生。电子鼻用于监控该区域的气味[21]。 意大利的 Antonella Macagnano 等利用最新的两种技术 —固相微萃取（Solid Phase Microextraction）和电子鼻，用于 监控受污染的土壤中菲（phenanthrene）的降解[22]。菲是一种 疏水有机污染物，包含 3 个融合的苯环，属于多环芳香烃
（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）。PAHs 产生于自 然或人为因素所导致的不完全燃烧的有机物质，如火灾、含 碳燃料的燃烧等。受污染的土壤中 PAHs 的检测，传统的方 法是溶剂萃取，电子鼻分析的结果表明，通过 PCA 处理，受 污染的和未受污染的土壤样品可以显著的通过时间来区分。
Technology Review
1、采样系统 采样系统的主要功能是将被测样品顶部的挥发混合物引 入电子鼻检测系统（或密闭容器中）。目前所使用的采样技术 包括静态顶空法（Static Headspace，SHS）、吹扫捕集和动态 顶空技术（Purge and Trap and Dynamic Headspace Techniques, P&T and DHS）、固相微萃取法（Solid-Phase Microextraction, Spme）、搅拌棒吸附萃取法（Stir Bar Sorptive Extraction, SBSE）、内针动态萃取（ Inside-Needle Dynamic Extraction ， INDEX）、引入薄膜的质谱分析（Membrane Introduction Mass Spectrometry，MIMS）等。 2、检测系统 传统的电子鼻，由一组气体传感器阵列作为检测系统， 这是最为普遍的方法。 根据传感器原理不同，包括压电传感器、电化学传感器、 光学传感器、热传感器等。 压电传感器又称为重量或声学传感器，基于声波传播， 采用压电材料如石英制作。表面声波（SAW）和体声波（BAW） 是此类声敏传感器中应用最普遍的。 电化学传感器包括电流式、电位式，化学电阻式、电导 式传感器。其中，化学电阻传感器，如金属氧化物半导体 （MOS）和导电聚合物（CP）广泛的用于制作气体传感器阵 列。几种使用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET） 的电位气体传感器也应用在电子鼻技术中。 光学传感器如光纤气体传感器，由于其所特有的传感信 号无电磁干扰、噪声低、电绝缘、化学稳定性好及热稳定性 好等优点，在电子鼻研究中也越来越引起人们的注意。 另外一个分支是生物传感器，在生物传感器上覆盖有对 目标分析物敏感的成分，从而保证其对目标物的生物分子特 异性。 虽然气体传感器是电子鼻中最常用的检测系统，但由于 其有诸如传感器中毒、样品主要成分覆盖（如酒饮料中的乙 醇）、湿度的影响、信号的非线性等不足，在检测系统中还引 入了质谱分析（Mass Spectrometry，MS）和离子迁移光谱测 定（Ion Mobility Spectrometry，IMS）等技术。 3、数据处理系统 数据处理系统即是要将传感器阵列采集到的信号进行处 理，以得到最终的辨识结果，其中最为关键的就是模式识别 技术。 模式识别方法可分为有监督方法及无监督方法。 主成份分析法（Principal Component Analysis，PCA）是 典型的无监督方法。它是一种线性特征提取技术，通过降低
3、农业科学 农业应用中，电子鼻系统已成功用于农作物质量监控、 水果成熟度检测，以及鱼类监视。电子鼻还用于检测由病菌 如真菌、细菌引起的农作物疾病。 农业生产中，很长时间以来，都是依赖人为经验进行品 种分类、定级等。气味作为不同的特征可以用于检测作物的 健康状态。 马来西亚的 M.A. Markom 等提出利用内置人工智能的电 子鼻来检测植物疾病，尤其是基腐病（Basal Stem Rot，BSR）。 利用商业电子鼻 Cyranose 320，作为前端传感器，ANN 作为 模式识别方法。气味样品从现场采集，分类识别在计算机中 完成，结果表明系统能够区别健康和感染的植物茎[23]。 澳大利亚的 Jae Ho Sohn 等将电子鼻用于养鸡场连续的 气味监控[24]。连续气味监控技术需要清楚复杂气味的产生机 制、气味场所、辨识策略，以降低气味排放对周边环境的影 响。研究结果表明，基于特定的模型算法，电子鼻能够连续 的监控气味浓度。 4、医学领域 随着电子鼻的发展，其在医学领域应用日渐普遍。 通过分析糖尿病人的呼吸或尿给出了有意义的分析控制 [25,26]；使用电子鼻检测耳、鼻、喉的感染达到高达 88%的准 确率[27]。同时，Hanson et al. 成功的将 38 位病人 4 个月的电 子鼻数据与其肺炎诊断相关联[28]；电子鼻技术还用于评估肾 功能[29]，药片上的难闻气味[30]，精神病人的体味[31]等。 电子鼻在医学上的另外一个应用是检测癌症。 意大利的 M. Bernabei 等提出基于电子鼻无侵害的诊断 早期尿道癌[32]。电子鼻数据由 PCA 及 PLS-DA（偏最小二乘 判别分析法）来处理。PLS-DA 模型用于健康数据和病理数 据分析，显示出两组数据的区别，并对前列腺炎和膀胱癌有 一定的区别。这些初步的研究结果表明电子鼻能够用于尿道 癌的早期诊断。 D’Amico 指出电子鼻可以区分良性的皮肤损伤与胎记瘤 或黑素瘤[33]。 国内浙江大学的王平等也开展了电子鼻在早期肺癌诊断 的研究[34,35]。提出一种新型的基于虚拟气体传感器阵列及图 象识别方法的无创肺癌检测与诊断电子鼻。