气敏传感器阵列可以由多个分立气敏传感器元件组成，也 可以采用集成工艺制作专门的传感器阵列。
气敏传感器有金属氧化物半导体传感器、声表面波传感 器、导电有机聚合物膜传感器、石英晶体谐振传感器、电化 学传感器、红外光电传感器及L-B膜传感器等类型。
生物嗅觉系统中的单个嗅觉受体细胞的性能并不高，但是， 生物嗅觉系统的整体性能却令人惊叹不已。因此，不必刻意 追求单个气敏传感器的性能。采用集成化嗅觉传感器阵列装 置已成发展趋势。
1. 生物传感器的定义
用固定化的生物体成分（酶、抗体、抗原、激素）或 生物体本身（细胞、细胞器、组织）作为敏感元件的传感 器称为生物传感器。生物传感器既不是指专用于生物领域 的传感器，也不是指被测量对象必须是生物量的传感器 （尽管用它也能测定生物量），而是基于它的敏感材料来 自生物体。
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第六章 其它快速检测技术 第二节 生物传感器检测技术
研究方向：
(1)能对微量分子瞬时敏感的不受环境影响或能对环境变化进行 自适应补偿的传感器阵列装置；
(2)能对信号进行处理的高精度处理器，将信号与噪声分离； (3)能将人的感官感受相一致的感官评定指标的模式识别方法。
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第六章 其它快速检测技术
第二节 生物传感器检测技术
按检测对象可以分成两大类：物理传感器和化学传感器。
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第六章 其它快速检测技术 第一节 气味（电子鼻）传感器的检测技术
五、电子鼻的应用
名 称 传感器阵列类型
主要应用
生产厂商
气味监测仪 金属氧化物半导体 测一般可燃气体 美国公司
智能鼻 金属氧化物半导体 测一般可燃气体 法国 Fox2000 香味扫描仪 导电聚合物 测食品、化妆品 法国
鼻子
聚合物传感器
三、电子鼻工作原理
电子鼻的工作原理是建立在模拟人的嗅觉形成过程基础上 的。人的嗅觉系统由嗅觉细胞、嗅觉神经网络和大脑组成。 嗅感是挥发性物质释放出气体进入鼻腔，被嗅觉小胞中的嗅 细胞吸附到表面上，呈负电性的嗅细胞表面的部分电荷发生 改变，产生电流，使神经末梢接受刺激而兴奋，最后，兴奋 信号传到大脑的嗅区皮层产生嗅感。
电子鼻能识别和检测复杂的嗅味和挥发性成分。电子 鼻是指由多个性能彼此重叠的气敏传感器和适当的模式分 类方法组成的具有识别单一和复杂气味能力的装置。
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二、电子鼻的发展历程
人类对化学传感器的探索最早可追溯到19世纪末。 20世纪中，化学传感器理论和应用均取得了长足进展。 1961年，Moncrieff制成了一种机械式的气味检测装置。 1964年根据气味在电极上发生氧化还原反应的原理创建 了第一个电子鼻。 1967年，日本将金属氧化物半导体(SnO2)气体传感器商品化。
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3. 模式识别单元
模式识别单元相当于生物的大脑。它运用一定的算法完 成气味、气体的定性、定量辨识。目前常用的模式识别方法 有统计方法（主要有主成分分析法（PCA）、偏最小二乘法 （PLS）、聚类分析法（CA）等）、人工神经网络（ANN） 方法以及模糊识别方法等等。
人的嗅感产生过程框图
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四、电子鼻的基本组成
电子鼻系统主要由气敏传感器阵列、信号处理单元和模式 识别单元三大部分组成。图给出了人工嗅觉系统的结构框图检测技术 第一节 气味（电子鼻）传感器的检测技术
1．气敏传感器阵列
物理传感器是检测力、热、光、电、磁等物理量的传感器; 化学传感器则是能检测化学量的传感器。
从20世纪60年代起，化学传感器领域又增加了一个新
的分支——生物传感器。
有人把生物传感器和物理传感器及化学传感器并列起 来，看作是传感器的第3个类别。
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一、生物传感器的一般知识
大部分生物传感器均属于这种类
2. 生物传感器的组成
在生物传感器中除敏 感元件之外还有信号转换 器件，常用的信号转换器 有电化学电极、离子敏场 效应晶体管、热敏电阻及 微光管等。生物传感器的 组成可形象地如图所示。
生物传感器的基本构成示意图
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生物传感器的工作原理
（1）将化学信号变化转换成电信号
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2. 信号处理单元
信号处理单元由A/D转换、数据预处理与处理器组成。由 传感器产生的电信号经电子线路放大及A/D转换为数字信号。 被测嗅觉的强度既可采用每个传感器输出的绝对电压、电阻 或电导等信号来表示，也可用相对信号值，如归一化的电阻 或电导值，即它们的变化率来比较嗅味的性质。传感器阵列 输出的信号经由信号处理单元抽取出有效特征参数，以便进 行模式识别。
1982年，英国学者用3个气体传感器模拟哺乳动物嗅觉系统 对戊基醋酸酯、乙醇、戊酸、柠檬油等挥发气进行了类别分析。
智能化学传感器阵列的概念近20年才出现在英国Warwick大 学的Persaud等人和日本日立公司的Ikegami等人的文章中。
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第六章 其它快速检测技术 第一节 气味（电子鼻）传感器的检测技术
第六章 其它快速检测新技术
第一节 气味（电子鼻）传感器的检测技术 第二节 生物传感器检测技术
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第六章 其它快速检测技术
第一节 气味（电子鼻）传感器的检测技术
一、概述
烟、酒、饮料等多种食品的质量，目前大多依靠人 的感官来评定。对香味的分辨，更离不开人的感官。嗅 觉在其中起着重要作用。虽然与其它动物相比，人类感 觉器官中嗅觉是最不灵敏的。人工感官鉴别工作通常需 要训练有素、经验丰富的人员来完成。
监测啤酒
英国
口腔监测仪 金属氧化物
测呼吸新鲜度 日本
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六、电子鼻发展前景
存在问题:
(1)有些传感器对测试条件要求苛刻，必须严加控制，或 者加以监测并进行参数补偿；
(2)传感器本身的稳定性差，因而易于中毒； (3)阵列的校正和训练数据无法通用。