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電子鼻本質模仿生物嗅覺:不需要傳感器精準專一識別某一種氣體,依靠一組傳感器 “集體響應圖譜(指紋)" 區(qū)分氣味。
“覆蓋絕大多數(shù)氣味" 的實現(xiàn)邏輯:
所有 MOS 傳感器都具備交叉敏感性(一支傳感器對幾十種氣體都有響應,只是靈敏度不同);10 支是一套協(xié)同工作的陣列。整套陣列覆蓋:烷烴、芳烴、醇醛酮、胺、氮氧化物、硫化物、氫化物等。
(1)不同氣味(樣品揮發(fā)物)作用于 10 支傳感器,產(chǎn)生一組獨特的G/G0 響應向量(10 維指紋);
(2)哪怕兩種樣品含有多種混合氣體,只要組分比例不同,10 維響應圖譜就存在差異;
(3)通過 PCA、LDA 降維,把 10 維數(shù)據(jù)投影到二維 / 三維空間,實現(xiàn)樣品聚類、區(qū)分。
重點:它不能像 GC-MS 一樣精準定性混合物里面 “含有 XX ppm 乙酸、乙醇";它擅長氣味整體差異性判別(新鮮 / 腐壞、不同產(chǎn)地、不同工藝、貨架期區(qū)分),這也是大多數(shù)領域電子鼻應用場景。
如果要拓展檢測范圍,單純增加同類型 MOS 傳感器數(shù)量意義不大,可搭配富集裝置 EDU,提升低濃度物質響應。
增加傳感器帶來的弊端:
(1)信息冗余、特征共線性
如果新增傳感器響應曲線和現(xiàn)有傳感器高度相似,不會增加有效信息;反而引入重復噪聲。PCA/LDA 模式識別時,冗余通道會干擾聚類,分類效果不升反降。很多文獻都會做傳感器篩選,剔除低貢獻率、高度相關傳感器。
(2)系統(tǒng)漂移疊加、穩(wěn)定性變差
每一支 MOS 傳感器都存在基線漂移、溫度濕度依賴性;傳感器越多,整體漂移來源越多,長期重現(xiàn)性下降。
(3)功耗、氣路平衡、成本上升
更多傳感器需要更大腔體、更長清洗時間,檢測周期拉長;設備成本、維護成本顯著提高。
選購 / 評估電子鼻:不要單純對比 “傳感器數(shù)量",重點看傳感器敏感譜系是否互補。
PEN3 10 通道是商用經(jīng)過幾十年食品、環(huán)境應用驗證的性能、體積、穩(wěn)定性平衡點,不是越多越好,也不是越少越好。
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