让智能机拥有“鼻子”的可行性初步分析

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  摘 要:为了实现手机功能的突破,本文以人的感知器官为标准,提出了在现有手机上加入气味传感器。通过阐明其原理与应用,论证其可行性。使手机更人性化,智能化,更好地为人类服务。
  关键词:智能机 气味传感器 电子鼻
  中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)02(a)-0018-01
  回顾近三年,智能机的发展可谓一跃千里。自从苹果提出视网膜触屏以来,智能机逐渐吞食功能机的市场份额。这样的事情为什么能够发生?有两个方面:硬件与软件的大幅提升。在这里,我们不讨论关于软件(系统)的作用,而讨论硬件。
  与功能机相比,智能机加入了触摸屏、光传感器、温度传感器、加速度传感器、距离传感器、听筒、方向传感器。这些传感器触摸屏对应触觉,光传感器对应视觉,听筒对应听觉,以一个正常人为对照标准,“它”还缺少点什么呢?是的,缺少一个“鼻子”,这样它就可以辨别味道了!对此,我提出可以在智能机中加入气味传感器,俗称电子鼻。
  首先,我们了解一下什么是气味传感器。
  电子鼻是利用气体传感器阵列的响应图案来识别气味的电子系统,它可以在几小时、几天甚至数月的时间内连续地、实时地监测特定位置的气味状况。
  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。
  电子鼻的核心器件是气体传感器。气体传感器根据原理的不同,可以分为金属氧化物型、电化学型、导电聚合物型、质量型、光离子化型等很多类型。目前应用最广泛的是金属氧化物型。
  电子鼻的应用场合包括环境监测、产品质量检测(如食品、烟草、发酵产品、香精香料等)、医学诊断、爆炸物检测等。
  工作原理:
  电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成。某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前,传感器将化学输入转换成电信号,由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应谱。显然,气味中的各种化学成分均会与敏感材料发生作用,所以这种响应谱为该气味的广谱响应谱。为实现对气味的定性或定量分析,必须将传感器的信号进行适当的预处理(消除噪声、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。理论上,每种气味都会有它的特征响应谱,根据其特征响应谱可区分小同的气味。同时还可利用气敏传感器构成阵列对多种气体的交叉敏感性进行测量,通过适当的分析方法,实现混合气体分析。
  电子鼻正是利用各个气敏器件对复杂成分气体都有响应却又互不相同这一特点,借助数据处理方法对多种气味进行识别,从而对气味质量进行分析与评定。
  电子鼻识别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,而对其他傳感器则是低响应;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体。
  电子鼻的工作可简单归纳为:传感器阵列-信号预处理-神经网络和各种算法-计算机识别(气体定性定量分析)。从功能上讲,气体传感器阵列相当于生物嗅觉系统中的大量嗅感受器细胞,神经网络和计算机识别相当于生物的大脑,其余部分则相当于嗅神经信号传递系统。
  那么,如果一个智能机拥有气味传感器,有什么作用呢?
  巨大应用:
  当智能机与气味传感器结合以后:
  举一个比较鲜明的例子:当你放了一个屁,你随身所带的智能机检测到后,立即回应:“主人,你是不是大蒜吃多了?”
  当然这只是一个玩笑。它的原理是:智能机上的气味传感器检测到硫化氢(屁的主要成分)后,再编码传给手机。
  它俩结合后还可以有下面的应用。
  医学应用,检测、预告、跟踪疾病。符合中医中“闻”的思想。因为你随时可以携带着手机,因此可以随时检测你的体味,从而查看你是否患上了疾病,起到预告作用。就像或者在你患病时,随时检测你的疾病发展进程,这些在医学上将是一次大突破。
  安全应用,在家检测到煤气泄漏,手机将帮你及时脱离危险。当你带着你的手机去到野外参加生存挑战时,在丛林时,手机检测到毒气,提示赶紧离开这个地方。当然检测到老虎来了,那就看你怎么跑了。
  识别应用,可以建立关于气味的账户。手机只有识别到手机拥有者的体味,才可以开机,这样如同给手机上了一把锁,而且这把锁可是个性化定制的。
  评测应用,可以开发一种评测菜肴美味程度的手机应用。当你把手机靠近菜盘子,手机检测气味,很快可以评出一个分数,然后你可以把分数放到你微博上,与朋友共享。而且拥有这种手机,你也可以自测PM2.5了。
  游戏应用,有待开发。
  其他应用,有待开发。
  根据上述原理与应用,气味传感器与智能机结合是可行的,将会有广阔前景与市场,也将会对人们生活产生巨大影响。借此也给华为,中兴等智能机制造公司提个建议,实现技术创新。
  参考文献
  [1] 杨宏民.预测煤自然发火的新方法──气味检测法[J].煤炭安全,2001,5.
  [2] 王平,陈裕泉,吴坚,等.人工嗅觉── 电子鼻的研究[J].中国生物医学工程学报,1996(4).
  [3] 刘慧娟.气味传感器和催化剂[J].传感器世界,1997(9).
  [5] 部分资料摘自百度百科.
  [4] 钟雄国.新型的气味传感器[J].国外科学仪器,1989(1).
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