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1、·62·工业仪表与自动化装置2003年第5期人工嗅觉系统设计初步王昌龙,黄惟一(东南大学仪器科学与工程系,江苏南京210018)[摘要]采用纳米薄膜气体传感器构成传感器阵列,采用分压式取样电路测量传感器在气氛中电阻的响应曲线。提出“气味谱”的概念,用误差反传神经网络和自组织特征映射神经网络(SOM)进行学习训练和识别,结果表明SOM网络更接近于人类对气味的认知过程,是人工嗅觉系统较为理想的算法。玻璃基片等离子溅射镀膜方法是制造人工嗅觉所需的大规模气体传感器阵列的有效方法。[关键词]人工嗅觉;气体传感器;SOM+[中图分类号]TP2
2、42.64[文献标识码]A[文章编号]1000-0682(2003)05-0062-03ThedesignofanartificialolfactorysytemWANGChang-long,HUANGWei-yi(InstrumentalScience&EngineeringDeptofSoutheastUniversity,Jiangsu-Nanjing210018,China)Abstract:Thearrayofgassensorsiscomposedofnanometerfilmgassensors.Theresista
3、nceresponsecurvesintheatmospherearemeasuredbyvoltagedividingcircuits.Thepaperputsforwardtheconceptionofodorspectrumalongwiththemethodsoflearning,trainingandidentifyingbymeansoftheBPandSOMneuralnetworks.TheapplicationshowsthattheSOMisnearertotherecognizingprocessofhuma
4、nbeingtotheodor.Itistheidealalgorithmofaman-madeolfactorysystem.Alarge-scalegassensorarrayforuseintheolfactorysystemcanbemadeeasilywiththeionplatingfilmonaglasssubstrate.Keywords:Artificialolfaction;Gassensor;SOM[3]炸药探测等专门任务,并取得可喜成果,但是通用1前言型人工嗅觉的实现难度很大。难点在于:①在医学随着各种气体
5、的应用,多种有毒有害气体产物领域,嗅觉与视觉、听觉相比,研究得最不充分。②大量生成,对人类健康安全构成威胁。各种气体检嗅觉系统结构模型相当复杂,尚有许多待探索的结测技术应运而生,如煤气液化气报警、烟雾(火警)报构和机理。③嗅觉神经系统电、化学信号传递和信警。特别是自1964年Wilkens和Hatman提出电子息处理过程复杂,可能属于非线性、非稳态和混沌过[4]鼻的概念以来,气体传感技术正向更高的层次———程。电子鼻方向发展,即具有一定气体、气味分辨能力的2嗅觉系统基本原理[1,2]智能系统。因而研究能模拟动物嗅觉系统的人[5]工
6、嗅觉也就自然成为该领域研究的热点,该文是笔目前所知的嗅觉过程大致如下(见图2—1):在人的鼻道上端存在一个黄豆大的区域———嗅区,者在设计人工嗅觉系统方面所做的一点初步工作。电子鼻技术目前已广泛应用于生活和生产活动气味分子与嗅区最外层的粘膜上的纤毛接触时,发生物理吸附,并向粘膜中扩散,同时发生化学作用。中,如鱼肉新鲜度测定和白酒、烟草等级评定,毒品、被粘膜覆盖的嗅细胞受到刺激后产生感受电位,经嗅神经纤维沿细胞轴突到达第一神经元(嗅小球),收稿日期:2002-12-02再从嗅小球的输出端汇入第二神经元(僧帽细胞)。基金项目:江苏省教
7、委自然科学基金资助项目(JW970032)。作者简介:王昌龙(1963-),男,扬州大学机械学院副教授,博士在组成嗅束后,把经一、二级神经元处理后的信号传生。主要从事微机原理、热工仪表方面的教学科研工作。目前研究递到大脑皮层有关区域,经大脑的分析处理,产生嗅课题为气体传感器制作与气体分类模式识别。觉判断。2003年第5期工业仪表与自动化装置·63·单个初级嗅觉表面状态导致稳定的传感器性能。抛光的玻璃表面神经元对各种气体几乎不需预处理即可镀出合格镀层,且结合远比普是交叉敏感的,虽然通陶瓷表面涂层牢靠。基底上形成的非晶态纳米涂嗅细胞数
8、量众多,但层厚薄均匀,这与SiO2基底和SnO2之间点阵错配度种类只有14种左较大,难以形成晶体生长有关。有别于烧结型SnO2右。人类灵敏的嗅基传感器,非晶态条件下导电机理与晶态差异较大,觉正是靠数量庞大、界面化学特性迥异。体电导受晶界势垒控制和烧
