Строение электронного носа

        Как правило, электронный нос состоит из трех функциональных узлов:

_ системы пробоотбора;

_ матрицы сенсоров с заданными свойствами;

_ блока процессорной обработки сигналов, поступающих от сенсоров.

Исследуемая проба закачивается воздушным насосом в кюветное отделение, где установлена линейка или матрица сенсоров. Там порция газовой смеси разделяется на отдельные фракции, которые прогоняются через систему специальных рецепторов и, в зависимости от состава и количества, изменяют их характеристики. В одном из вариантов электронного носа присоедине-ние специфической молекулы к поверхности сенсора, представляющего собой тончайшую иглу- кантилевер толщиной в 100 нм и длиной 50 микрон, вызывает изменение резонансной частоты за счет изменения его массы. Измеряя новую частоту колебаний кантилевера, можно определить присутствие специфических групп молекул.

        Величины показаний каждого детектора передаются на процессорный модуль. Специальная программа анализирует полученные данные и выдает результаты в виде своеобразных “клякс” _ хроматограмм (на самом деле это графики интенсивностей запахов в центральных координатах).

Рис 121. Визуальные образы программы VaporPrint™ для

болезнетворных микроорганизмов, взрывчатых веществ,

наркотиков и горючих жидкостей

        После дегустации в систему подаются пары промывочного газа (например, спирта), чтобы удалить пахучее вещество с поверхности датчиков и подготовить прибор к проведению ново_

го измерительного цикла.

        Период времени, в течение которого сенсоры электронного носа анализируют закаченную пробу воздуха, называется временем отклика. Современные образцы отличаются достаточно высоким быстродействием. Время отклика у некоторых из них составляет порядка 10 секунд.

Период подачи в ячейку промывочного газа получил название времени восстановления (латентного периода). Время восстановления, как правило, колеблется в пределах минуты.

Следует отметить, что проблема идентификации запахов с алгоритмической точки зрения достаточно сложна (каждый запах представляет собой сложный комплекс химических соедине-ний), поэтому для распознания образов запаха система “электронный нос” использует элементы искусственного интеллекта. В частности, наиболее перспективным считаются так называемые искусственные нейронные сети (ИНС).

        Нейронные сети представляют собой компьютерную имитацию взаимодействующих нейронов мозга человека и состоят из ряда соединенных между собой простых обрабатывающих

информацию единиц – нейронов. Слои нейронов, получающих внешнюю информацию, называю-тся входными, выводящих конечный результат – выходными, промежуточные слои-внутренн-ими, или скрытыми. При этом у каждого нейрона имеются несколько входов и только один выход. Главным плюсом нейронных сетей является их обучаемость, то есть возможность

целенаправленной минимизации ошибок выходных сигналов.