今天為您介紹太陽(yáng)誘電的氣味傳感器。

下面概述氣味傳感器的核心功能與精巧結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)誘電致力于模仿人類的嗅覺(jué)系統(tǒng)，研發(fā)氣味傳感器。

由于氣味分子是通過(guò)吸附在傳感器的感應(yīng)膜上進(jìn)行檢測(cè)的，因此開(kāi)發(fā)一種能夠吸附多種氣味分子的膜是關(guān)鍵所在。檢測(cè)到的氣味分子會(huì)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并進(jìn)行量化。

QCM型氣味傳感器量化頻率變化。MEMS型氣味傳感器則量化電阻變化。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)從量化數(shù)據(jù)中識(shí)別出氣味。與人類識(shí)別氣味的原理相同，傳感器通過(guò)以上過(guò)程識(shí)別氣味。

因此，如果能夠通過(guò)傳感器識(shí)別氣味并將其可視化，我們就可以解決各種社會(huì)問(wèn)題。例如工廠內(nèi)外危險(xiǎn)氣味的檢測(cè)、危險(xiǎn)物的檢測(cè)等。

如圖，把氣味分類和氣味質(zhì)的變化作為橫軸，精密評(píng)估和實(shí)時(shí)性作為縱軸。在精密評(píng)估中，需要人的感官來(lái)評(píng)估氣味，或?qū)σ詺馕稙樘卣鞯漠a(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，將會(huì)大大增加人員的工作負(fù)荷。通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)記錄氣味并使其可視化，不但可以解決上述問(wèn)題，也可以避免工作人員在危險(xiǎn)環(huán)境下直接接觸危險(xiǎn)氣味和異臭，這是非常大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

太陽(yáng)誘電目前正在研發(fā)兩款氣味傳感器。上方為QCM型傳感器，為感官評(píng)估和產(chǎn)品質(zhì)量控制用途進(jìn)行開(kāi)發(fā)。下方為MEEMS型傳感器，為檢測(cè)潛在的危險(xiǎn)和異常氣味的用途進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

如您所見(jiàn)，我們意在積極開(kāi)發(fā)其他高靈敏度傳感器。在此闡述兩種氣味傳感器的檢測(cè)機(jī)制。首先介紹QCM型氣味傳感器的檢測(cè)原理。

在QCM傳感器中，電極被牢固地貼合在石英基板上，當(dāng)對(duì)其施加電壓時(shí)，會(huì)激發(fā)其以特定的頻率振動(dòng)，隨后在電極表面會(huì)覆蓋一層高靈敏度的薄膜用以捕捉并吸附氣味分子。當(dāng)氣味分子被吸附后，傳感器的振動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。正如邏輯公式所示，頻率變化與吸附質(zhì)量成正比，通過(guò)該頻率變化進(jìn)行氣味傳感。

為實(shí)現(xiàn)氣味的精準(zhǔn)檢測(cè)，我們配備了多樣化的感應(yīng)膜與傳感器組合。具體而言，我們的QCM系統(tǒng)集成了16種特制感應(yīng)膜，通過(guò)16個(gè)獨(dú)立通道對(duì)氣味進(jìn)行高效識(shí)別與分析。

16個(gè)通道中，不同氣味的氣味分子在各感應(yīng)膜上的附著情況各不相同，如圖所示，即便使用同一傳感器，氣味A與氣味B的響應(yīng)結(jié)果也是不同的。利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析不同的響應(yīng)結(jié)果，可以識(shí)別出氣味的種類。接下來(lái)將對(duì)MEMS半導(dǎo)體型氣味傳感器的檢測(cè)原理進(jìn)行說(shuō)明。

在半導(dǎo)體型傳感器中，氣味分子附著在傳感器表面，通過(guò)氧化還原反應(yīng)使電阻值發(fā)生變化。其運(yùn)作機(jī)制是根據(jù)電阻變化來(lái)檢測(cè)氣味。與其他公司銷售的傳感器相比，本公司生產(chǎn)的傳感器對(duì)氣味更加敏感。檢測(cè)之后，與QCM傳感器一樣，MEMS半導(dǎo)體型傳感器也是利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)識(shí)別氣味。下面對(duì)氣味的顯示進(jìn)行說(shuō)明。

關(guān)于嗅覺(jué)顯示器，我們正與東京科學(xué)大學(xué)進(jìn)行共同研發(fā)。使用本公司saw器件技術(shù)可使香料霧化。還可以通過(guò)改變混合比來(lái)使用較少的香料再現(xiàn)更多的香味。

通過(guò)再現(xiàn)香味，我們可以體驗(yàn)代入感極強(qiáng)的全新嗅覺(jué)環(huán)境，游戲、購(gòu)物、烹飪等。太陽(yáng)誘電將繼續(xù)以氣味為主題推動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)。

審核編輯 黃宇