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[摘 要]安全是商场正常营业的前提,通过电子鼻进行商场安全检测,可为商场提供安全保障,及时发现灾情,保障国家财产和消费者的安全.

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商场大量存放衣物、日用百货、酒类、油类等易燃物品和食品,存在安全隐患.加之密封式经营,一旦出现火灾,情况严重,损失惨重.如1993年2月14日13时许,唐山市东矿区林西百货大楼发生特大火灾,烧死营业员和顾客80人,烧伤55人,该大楼一至三层营业厅内的货物全部烧毁,直接经济损失400余万元；96年2月5日晚火灾造成群林国货精品商场、重庆美术广告公司、重庆医药保健品公司和市干杂果品公司门市等4个单位、43户居民受灾,烧死5人,烧毁房屋8093平方米及各种服装.文具、日用百货、针纺织品和家用电器、家具等物品,直接经济损失9631050元；诸如此类的情况说明,加强商场安全检测非常必要.

一、用电子鼻检测保证商场安全

在商场中,火灾前总是会出现烟气,有效地检测这些气体的浓度,可及时发现灾情.传统的气体监测方法会使其传感器易发生气体交叉敏感而产生误报,且无法进行在线监测,但利用电子鼻则能较好地解决单个传感器对气体发生交叉敏感问题,准确识别出其气体种类和浓度.

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.

电子鼻的原理是模拟生物嗅觉系统.由生物嗅觉系统的神经生理结构和嗅觉的生物化学机理的理解决定了电子鼻系统的基本结构.目前较成熟的电子鼻主要由三大部分组成：传感器阵列、信号预处理电路、计算机模式识别系统.

传感器阵列相当于人的嗅觉细胞,信号预处理电路如同嗅泡,模式识别系统是整个电子鼻的核心相当于大脑嗅觉中枢.为实现气味的定量或定性分析,将传感器的信号进行适当的预处理（如滤波去干扰、特征提取、信号放大等）后采用合适的模式识别分析方法对其进行处理如图.

图

1.电子鼻选择传感器阵列要做的尺寸合理、检测过程可逆、具有光谱响应的特性、器件的响应时间和恢复时间短.目前常用的气敏传感器有金属氧化物半导体、电化学类和光学类（如光纤）气敏传感器、导电聚合物、场效应（如MIS器件）类、质量类（如QCM,SAW器件）等.一个阵列中可以采用同种传感器通过选用不同敏感材料或不同工作温度来实现交叉响应,也可以采用不同种类的传感器混杂使用.

2．信号预处理电路.它对传感器采集的输出信号进行适当的处理,并做出相应的决策,以获得混合气体的组分信息和浓度信息.信号处理方法的选择也有十分重要的作用,它来实现对气体的识别功能.

当被测气体进入传感器阵列室与传感器短时间接触,气敏传感器阵列产生响应,有传感器阵列产生的电信号经电子线路滤波放大及A/D转换成为数字信号输入微处理器,对该响应信号进行预处理,即特征提取,就是要从响应曲线取出有用的信息,构成在模式空间表达阵列响应模式的特征矢量.信号预处理的方法根据实际使用的气敏传感器类型、模式识别方法和最终识别任务进行择取.

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3．模式识别系统.目前电子鼻中常用的模式识别方法分为统计模式识别和人工神经网络两大类.统计模式识别采用经典的多变量统计分类方法对来自传感器阵列的信息进行处理.主要有主成分分析（PrincipalComponentAnalysis,PCA）法；而人工神经网络及模糊理论是近些年发展起来的,有反向传播人工神经网络（BP-ANN）等.和传统的模式识别技术相比,人工神经网络具有很强的非线性处理能力,良好的容错性和很强的适应能力,网络一旦被训练好后具有快速操作性能.

二、电子鼻的应用前景

目前,国内外关于电子鼻技术应用研究异常活跃,新产品不断涌现.利用电子鼻在商场进行安全检测,可为商场提供安全保障,及时发现灾情,保障国家财产和消费者生命安全.

另外在酒类等级、饮料中微生物检测、乳制品保质期及其风味、水果成熟度、肉类新鲜度、粮食成分霉变度分析、茶叶等级、卷烟质量等方面对其进行质量分级和新鲜判别.随着传感器技术的进展和人对嗅觉过程的深入了解,电子鼻的功能也将日益增强,越来越多地取代生产和生活过程中人鼻子的作用,取得越来越广泛的应用.

参考文献：

[1]朱敏慧崔大付李建平:电子鼻在食品工业中的应用.《食品工业》,2000.03,

[2]于勇王俊周鸣等:电子鼻技术的研究进展及其在农产品加工中的应用.浙江大学学报(农业与生命科学版).2003.05

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文.

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