基於氣體傳感器陣列的電子鼻系統

2021-02-08 騰訊網

電子鼻在20 世紀末被正式提出, 作為一種人工嗅覺系統, 它由適當的模式識別系統和具有交叉選擇性的氣體傳感器組成的傳感器陣列構成, 是一種能夠識別單一或複雜氣味/氣體的儀器, 其應用領域包括食品工業、環境監測、軍事安全等, 是當前氣體檢測領域的研究熱點.

人體嗅覺系統與電子鼻系統對照示意圖

基於氣體傳感器陣列的電子鼻系統的提出主要是為了解決氣體傳感器選擇性差的問題. 因為實際測量環境中的氣體往往是以多種成分混合的狀態存在, 而氣體傳感器選擇性差、交叉敏感的特點使得它在工作中容易受到環境中其他氣體甚至是溫溼度的幹擾.

氣體傳感器的性能差別很大, 通過單一的氣體傳感器難以完成複雜的任務需求, 而氣體傳感器陣列與模式識別算法的結合有效地改善了氣體傳感器選擇性差、交叉敏感的問題. 因此, 基於氣體傳感器陣列的電子鼻技術成為當前氣體檢測領域的研究熱點, 而如何選擇或優化傳感器陣列也就成為了目前電子鼻系統中亟需解決的關鍵問題之一.

《中國科學：信息科學》近期發表論文，論述了電子鼻系統中傳感器陣列優化的一般問題, 並依據一般意義上的特徵重要度和特徵相關性的分析方法, 提出了一種新的特徵(傳感器) 重要性的衡量方法—— 動態特徵重要度, 並將其與電子鼻技術結合, 提出了一種基於動態特徵重要度的有效的電子鼻氣體傳感器陣列優化算法SAO DFI. 通過對兩種目標環境下的傳感器陣列測試數據分析, 設計了具有針對性的實驗, 證明了該算法的有效性.

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