电子鼻传感器原理与技术
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压电类传感器的基本特点是，与ＶＯＣ的接触响应形式体现为频率的变化。它又分为石英晶体微量天平（ＱＣＭ）传感器和声表面波（ＳＡＷ）传感器两种。压电类传感器既可以测量温度和质量的变化，又可测量压力、力和加速度等参数，但在电子鼻系统中，它们一般只作为质变量传感探测器使用。ＱＣＭ传感器是一个几毫米直径的谐振盘，盘面敷有聚合物材料，每面有一个与导线相连的金属电极，结构如图２所示。当该传感器受振荡信号激励时，便谐振于特征频率（１０Ｈｚ～３０ＭＨｚ），而一旦气体分子被吸收到聚合物涂层表面，就增加了该盘的质量，因此降低了谐振频率，谐振频率的高低与所吸收的气体分子质量成反比。ＱＣＭ传感器对不同气体的响应、选择性可通过调整谐振盘聚合物涂层来改变，而减小石英晶体的尺寸和质量，并减小聚合物涂层的厚度，则可进一步缩短传感器的响应时间和恢复时间。
声表面波（ＳＡＷ）传感器与ＱＣＭ传感器的主要区别为：（１）瑞利波是经ＳＡＷ的表面运行，不是像ＱＣＭ一样通过其体内；（２）ＳＡＷ传感器工作频率更高，因此可产生更大的频率变化。ＱＣＭ的典型工作频率仅是１０ＭＨｚ，而ＳＡＷ器件则在几百ＭＨｚ；（４）由于ＳＡＷ是平面器件，所以可用微电子工业普遍采用的光刻技术来制造，而不像ＱＣＭ那样需要微电子机械系统（ＭＥＭＳ）进行三维处理，因此批量生产的成本更低。但是，ＳＡＷ传感器的信噪比逊于ＱＣＭ传感器，因此在许多情况下，前者的灵敏度要低于后者。
电子鼻传感器的第三大类是金属氧化硅场效应管传感器（ＭＯＳＦＥＴ）。其工作原理是：ＶＯＣ与催化金属材料相接触所生成的反应产物（如氢）会扩散通过ＭＯＳＦＥＴ的控制极来改变器件的导电物性。如图３所示，典型的ＭＯＳＦＥＴ结构有一个Ｐ型衬底和在衬底上扩散的两个掺杂浓度很高的Ｎ型区，两个Ｎ区的金属触点分别称为源极和漏极。器件的灵敏度和选择性可通过改变金属接触剂的类型和厚度以及改变工作温度来改变。ＭＯＳＦＥＴ的优点之一是可依托ＩＣ制造工艺，批量生产、质量稳定，主要问题是接触反应产物（如氢）必须渗入催化金属涂层来影响沟道中的电荷，这就对芯片的密闭封装方式提出了更苛刻的要求。ＭＯＳＦＥＴ与导电性传感器一样，也存在基准值漂移问题。
第四类实用的气味传感器是光纤传感器。它对气体化合物的响应形式是光谱色彩发生变化。如图４所示，这种传感器的主干部分是玻璃纤维，在玻璃纤维的各面敷有很薄的化学活性材料涂层。化学活性材料涂层是固定在有机聚合物矩阵中的荧光染料，当与ＶＯＣ接触时，来自外部光源的单频或窄频带光脉冲沿光纤传播并激励活性材料，使其与ＶＯＣ相互作用反应。这种反应改变了染料的极性，从而改变了荧光发射光谱。只要对许多敷有不同染料混合物的光纤器件构成的传感器阵列产生的光谱变化进行检测分析，就可以确定对应的气体化合物成分。光纤传感器有很强的抗噪能力和极高的灵敏度，其灵敏度单位以ｐｐｂ（十亿分率）计，这是其它电子鼻传感器类型所远不及的。目前光纤传感器的主要缺点是：（１）其设备控制系统较复杂，成本较高，（２）荧光染料受白光化作用影响，使用寿命有限。
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