- 電子鼻傳感技術研究進展
- 發布日期:2017-10-11 瀏覽次數:1748
電子鼻作為一種新興智能感官儀器,是通過模擬人類嗅覺系統來實現對檢測對象的品質評價,主要通過氣味指紋信息對氣體或揮發性成分做定性或定量檢測。利用不同風味物質的不同“氣味指紋”信息,就可以來區分、辨識不同的氣體樣本。另外,某些特定的風味物質恰好可以表征樣品在不同的原料產地、不同的收獲時間、不同的加工條件、不同存放環境等多變量影響下的綜合質量信息。目前已開始應用于食品、醫學、材料、環境保護等行業。近幾年,電子鼻技術在相關領域應用不斷拓展,顯示出很好的應用前景。
原理:
金屬氧化物,如SnO2、ZnO、Fe2O3和WO3等屬于N型半導體材料,其敏感膜表面存在大量空穴,在300-500℃時,易被H2、CO、CH4和H2S等還原性氣體還原,敏感膜得電子,是電導率發生改變。對于某種特定氣體,電導率變化量和氣體濃度相關。
具有電化學特性的聚合物材料,在吸附氣體后,會產生聚合物分子鏈的電子密度,進而導致氣敏材料電導率改變,該變化與被測物的種類及濃度有關。
特點:
通過在制備過程中添加鉑金等貴金屬,可以降低金屬氧化物氣敏傳感器的工作溫度,增加其靈敏度。目前該傳感器制作工藝已經十分成熟,穩定性好,產品商業化程度高。而其他種類的傳感器,目前大多還處在研制階段。
其他種類的傳感器還有:
1.有機聚合物膜電導型氣敏傳感器
同屬于電導型的有機聚合物膜氣敏傳感器靈敏度高,常溫下即可工作,體積小。但制作工藝較費時,其電導率受到制備工藝的影響大,檢測時存在漂移現象;地濕度較敏感,對極性弱的氣體敏感性低,檢測范圍有一定的局限性。
2.質量敏感型氣敏傳感器
由交變電場作用在壓電材料上而產生聲波信號,通過測量聲波參數變化而獲得被檢測物的信號。主要適用于有機氣體的檢測,但是其信噪比小,且電路要求更復雜,重復性也難以保證。
3.基于光譜變化原理的光纖氣敏傳感器
通過光學特性表征,直接的測量方法是在特定的頻率范圍內檢測目標氣體吸光度的變化。
有很強的抗噪能力和好的靈敏度,但控制系統較復雜,成本高,熒光染料受白光化作用影響,使用壽命有限。
4.基于電荷功耗作用的金屬氧化物半導體場效應管氣敏傳感器
基于敏感膜與氣體相互作用時漏源電流發生變化,使得傳感器性能發生變化,通過分析該變化即可對不同的氣體進行檢測分析。對CH4、CO2、NO2以及有機氣體等進行定量檢測。但芯片不易封裝與集成,存在基準漂移,其種類單調,廣泛性不及其他傳感器。
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