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仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展目录摘要 (3)1、仿生技术发展概况 (2)2、嗅觉仿生传感器 (6)2.1仿生嗅觉传感器的研究现状和进展 (6)2.2生物嗅觉的机理及仿生嗅觉系统 (7)2.2.1生物嗅觉机理 (7)2.2.2.仿生嗅觉系统 (8)2.3电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (10)2.3.1仿生电子鼻的基本结构与工作原理 (11)2.3.1仿生电子鼻在食品鉴评中的应用 (11)3、味觉仿生传感器 (12)3.1、味觉传感器的机理及其研究 (12)3.2、电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (14)3.2.1、电子舌的机理及其分类 (14)3.2.1、电子舌技术在食品领域的应用 (15)4、结语 (17)参考文献 (18)摘要人体是各种传感器云集之处, 这些人体传感器具有灵敏度高、选择性好、集成度高等特点。
因此模仿人体的生物感受器研制仿生传感器成为传感技术的一个重要发展方向。
评述目前国际上仿生传感技术的研究进展。
电子鼻技术是探索如何模仿生物嗅觉机能的一门学问。
几乎所有动物,不论是高级的还是低级的,都具有对周围环境中的化学刺激- 气味进行感知并作出适当反应的能力。
本文介绍了电子鼻技术的研究历史、研究现状与发展趋势。
最后展望了其未来应用前景。
随着现代科学技术和科学理念的不断发展。
电子鼻作为一个新兴技术它必将给众多领域带来一次技术革命, 也将逐步走向实用。
关键词：仿生传感技术；电子鼻和舌；发展趋势；应用前景仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展1、仿生技术发展概况自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物,每种生物都拥有神奇的特性与功能,因而能够在复杂多变的环境中生存下来。
仿生学(Bioncis)就是以生物为研究对象,研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程,并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的科学,是生物科学与工程技术相结合的一门综合的边缘学科。
仿生学的例子仿生学的例子（1）：蝙蝠与雷达蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。
雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。
在各种地方都会用到雷达，例如：飞机、航空等。
仿生学的例子（2）：苍蝇与小型气体分析仪令人厌恶的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。
苍蝇的嗅觉个性灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。
但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢原先，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。
若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。
因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。
这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。
就是把十分纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。
这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。
利用这种原理，还可用来改善计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
仿生学的例子（3）：鲸的前鳍--神奇能量的秘密！座头鲸前侧有垒球般大突起的前鳍，能够划过水面，让它悠游在海洋里。
但根据流动力学原理，这突起就应会妨碍前鳍的运动。
根据他的研究，费雪为风扇设计具突出边缘的叶片，叶片划过空气的效率比一般标准的风扇高百分20。
他成立一家叫鲸鱼能量的公司来生产他的产品，很快地会将这项节能的技术授权给世界各地的公司工厂。
但费雪心中的大鱼是风力能源。
他相信只要加一些结节在涡轮机的叶片上将会改善整个产业，使得风力的价值更胜以往。
人类利用仿生学的例子【篇一：人类利用仿生学的例子】苍蝇与宇宙飞船令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了.苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹.苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到.但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上.每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞.若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑.大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质.因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪.这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体.利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中.从萤火虫到人工冷光自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了.但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼.那么,有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然.在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”.在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类.萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同.萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高.因此,生物光是一种人类理想的光.科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部.这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成.发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质.在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光.萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程.早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化.近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素.由荧光素、荧光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯.由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作.现在,人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光,作为安全照明用.电鱼与伏特电池自然界中有许多生物都能产生电,仅仅是鱼类就有500余种 .人们将这些能放电的鱼,统称为“电鱼”.各种电鱼放电的本领各不相同.放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗.中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压,有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压,称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物.电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究, 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官.这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的.由于电鱼的种类不同,所以发电器的形状、位置、电板数都不一样.电鳗的发电器呈棱形,位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板.单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了.电鱼这种非凡的本领,引起了人们极大的兴趣.19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的伏打电池.因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”.对电鱼的研究,还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官,那么,船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决.水母的顺风耳“燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴.”生物的行为与天气的变化有一定关系.沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临.水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了.这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了.原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次),总是风暴来临的前奏曲.这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感.仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就刺激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声.-- 结构构件对于构件,在截面面积相同的情况下,把材料尽可能放到远离中和轴的位置上,是有效的截面形状.有趣的是,在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论.例如：“疾风知劲草”,许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构,其截面是空心的.支持人承重和运动的骨骼,其截面上密实的骨质分布在四周,而柔软的骨髓充满内腔.在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的.-- 斑马。
仿生学的例子有哪些【篇一：仿生学的例子有哪些】仿生学的经典例子15个欢迎光临，这里是语录频道！位置：>>仿生学的经典例子15个发帖时间:2015-04-30 09:36 , 云无恙 | 15条回复，17041次阅读本文目录仿生学的经典例子：苍蝇与小型气体分析仪令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。
苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。
但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。
若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。
因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。
这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。
就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。
这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。
利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
仿生学的经典例子：蜂巢与偏振光导航仪沙发2015-04-30 09:38 |作者：经典1蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。
28’，锐角70。
32’完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。
人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。
鼻子与仿生学作文500字
提起仿生学，我立刻就想到了苍蝇的鼻子。
大家都讨厌的苍蝇，与航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学将他们联系在了一起。
凡是有脏东西的地方，总会出现苍蝇忙碌的身影。
苍蝇的嗅觉很灵敏，远在千里的气味也能够闻到。
但是，苍蝇的鼻子在那里呢？原来，苍蝇的鼻子就是分布在头上的一对触角上，每个鼻子上只有一个鼻孔与外界相通，但上面却有上百个嗅觉神经，若有气味进入鼻子，这些神经将气味送往大脑。
因此苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家受到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，纺制成一种十分奇特的小型气体分析仪。
这种仪器被安放在宇宙飞船的座舱里，用来测量仓内的气体的成分。
细心的人会发现防毒面罩的外形与猪嘴极其相似？为什么相似呢？这是因为防毒面罩就是根据猪嘴改变而来的。
在一次世界大战中，德军与英法联军展开战斗，德军使用化学毒剂，顿时敌军营地升腾起了了一阵阵绿色烟雾，致使5万英法联军中毒，大连野生动物中毒死去，只有野猪没有中毒，这引起了科学家的关注，发现野猪闻到刺激性气味后，就用嘴拱地，而泥土被拱的松软了，对赌气起到了过滤作用。
根据这一发现，制造出了第一批防毒面具。
防毒面具可以说是模仿猪嘴的一个杰作！
人们利用仿生学，推进了社会的发展，让我们得到了益处！。
植物,动物的仿生学例子1、苍蝇与小型气体分析仪令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。
苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。
但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。
若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。
因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。
这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。
就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。
这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。
利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
2、从萤火虫到人工冷光自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。
但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。
那么,有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。
萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。
萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。
1.1：蝙蝠与雷达：o蝙蝠在夜间飞行时，能够通过发出超声波并接收反射回来的声波来判断前方的障碍物和猎物的位置。
科学家们根据这一原理发明了雷达。
雷达通过发射电磁波并接收反射回来的电磁波，来探测目标的位置、速度等信息。
雷达在航空、航海、气象、军事等领域都有着广泛的应用。
1.2：苍蝇与气体分析仪:：o苍蝇的嗅觉特别灵敏，能够在很远的距离就闻到气味。
原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上，每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。
仿生学家根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。
这种仪器可用来检测宇宙飞船座舱内的气体成分，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体2。
3：萤火虫与人工冷光：o萤火虫发出的光属于冷光，不仅具有很高的发光效率，而且发出的光很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高2。
科学家们研究萤火虫的发光原理，创造了日光灯。
后来，又用化学方法人工合成了荧光素，制造出了生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯，也可作为安全照明用2。
1.4：电鱼与伏特电池：o自然界中有许多能放电的鱼，统称为“电鱼”，它们的放电能力各不相同。
电鱼体内有一种奇特的发电器官，这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的2。
意大利物理学家伏特以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池23。
:5：青蛙与电子蛙眼：o青蛙的眼睛对运动的物体非常敏感，能够迅速地发现并捕捉到飞行中的昆虫。
人们根据蛙眼的视觉原理，研制成功了电子蛙眼。
电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。
把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高，这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等，特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上26。
1.6：蜻蜓与直升机：o蜻蜓通过翅膀的振动产生升力，能够在空中自由地飞行，并且具有出色的飞行稳定性和机动性。
5个仿生学例子苍蝇：小型气体分析仪。
解释：根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪，这种仪器的探头不是金属，而是活的苍蝇，就是把纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上。
将引导出来的神经信号经电子线路放大后，送给分析器，分析器一旦发现气味物质的信号，便能发出警报。
萤火虫：人工冷光。
解释：人工冷光，自然界中一些发出的光都并不热，所以人类就把它称为“冷光”。
在众多的发光动物中，萤火虫就是其中的一类，萤火虫发出冷光一般不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。
电鱼：伏特电池。
解释：19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。
因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。
水母：水母耳风暴预测仪。
解释：海上风暴来临之前，海浪与空气摩擦产生8~13HZ的次声波，人耳无法听到，而水母特殊的听觉系统可以听到这种声音。
科学家通过研究，仿照水母的听觉系统，发明了水母耳风暴预测仪。
蛙眼：电子蛙眼。
解释：电子蛙眼，其实是电子眼的一种，它的前部其实是一个摄像头，成像之后通过光缆传输到电脑设备显示和保存，它的探测范围呈扇状，并且能转动，类似蛙类的眼睛。
蓝藻：光解水的装置。
解释：美国科学家加弗隆已经发现一种蓝藻，其光合作用很特殊不是把水光解释放氧气，而是把水光解转变成氢气。
继后人们又相继找到了功能类似的其他固氮蓝藻和小球藻。
动物的爪子：现起重机的挂钩。
解释：人们利用肉食动物爪子捕抓猎物的原理，设计了现代起重机的挂钩”这属于仿生。
它的主钩是经常性使用的吊钩,起重机大部分时间的工作都是依靠主钩完成的。
鱼的鳍：桨。
解释：鱼类之所以能在水中游动，靠的就是鱼鳍，大部分鱼是用尾鳍来提供动力的，但也有一些是用背鳍，比如海马等鱼类。
如果鱼儿只是缓慢游动，胸鳍也可以起到类似桨的作用，也能为它提供动力。
龙虾：气味探测仪。
解释：人类模仿龙虾发明了气味探测仪，是一种快速检测食品的新颖仪器。
仿生学得例子仿生学得例子(１):蝙蝠与雷达蝙蝠会释放出一种超声波,这种声波遇见物体时就会反弹回来,而人类听不见。
雷达就就是根据蝙蝠得这种特性发明出来得。
在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。
仿生学得例子(２):苍蝇与小型气体分析仪令人厌恶得苍蝇,与宏伟得航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了、苍蝇就是声名狼藉得“逐臭之夫”,凡就是腥臭污秽得地方,都有它们得踪迹、苍蝇得嗅觉个性灵敏,远在几千米外得气味也能嗅到。
但就是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉得呢原先,苍蝇得“鼻子”—-嗅觉感受器分布在头部得一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。
若有气味进入“鼻孔",这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生得神经电脉冲得不同,就可区别出不同气味得物质、因此,苍蝇得触角像就是一台灵敏得气体分析仪、仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器得结构与功能,仿制成一种十分奇特得小型气体分析仪、这种仪器得“探头”不就是金属,而就是活得苍蝇。
就就是把十分纤细得微电极插到苍蝇得嗅觉神经上,将引导出来得神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质得信号,便能发出警报。
这种仪器已经被安装在宇宙飞船得座舱里,用来检测舱内气体得成分。
这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇与矿井里得有害气体。
利用这种原理,还可用来改善计算机得输入装置与有关气体色层分析仪得结构原理中。
仿生学得例子(3):鲸得前鳍－—神奇能量得秘密！座头鲸前侧有垒球般大突起得前鳍,能够划过水面,让它悠游在海洋里、但根据流动力学原理,这突起就应会妨碍前鳍得运动、根据她得研究,费雪为风扇设计具突出边缘得叶片,叶片划过空气得效率比一般标准得风扇高百分20。
她成立一家叫鲸鱼能量得公司来生产她得产品,很快地会将这项节能得技术授权给世界各地得公司工厂。
但费雪心中得大鱼就是风力能源。
仿生嗅觉传感技术的研究现状与进展摘要：嗅觉是生物了解外界气味信息的一个有效途径，但长期以来，由于人们对生物嗅觉基础知识了解甚少，以致人们在漫长的探索中也未能很好地解决嗅觉机理的根本问题，导致仿生嗅觉研究发展缓慢。
近年来，随着生物化学、微电子制造技术的发展和生物电子技术的发展，仿生嗅觉传感技术的研究取得了新的进展，出现了如半导体材料、导电聚合物、声表面波、SPR、纳米 Sn 等新型的“仿生嗅觉”传感元件。
本文介绍当前仿生嗅觉的研究基础—生物嗅觉以及仿生嗅觉传感技术研究现状和进展。
关键词：气敏传感器阵列；阵列式交叉反应；模式识别The status and development of bionic olfactory sensing technology Abstract:The sense of smell is one of the most interesting of five human sensors, yet is understood the least for a long time. In recent years, with the advance of biochemistry, micro-electrics,technique of manufacturing and bioelectric, the bionic olfactory sensing technology hasmade a new progress. New olfactory sensors have been developed such as semiconductormaterial, conductive polymer, acoustic surface wave, SPR(Surface Plasmon Resonance),and nanometer. This paper introduces current research of bionic olfactory and the status anddevelopment of bionic olfactory sensing technology in detail.Key words:gas sensor array; bionic olfaction; array across reaction; pattern recognition.一、引言人们知道，动物是凭借灵敏的鼻子来闻出各种各样不同的气体，并做出相应的生理反应的。
仿生学的经典例子15个篇一：仿生学的例子仿生学的例子1。
由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。
已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
2。
从萤火虫到人工冷光；3。
电鱼与伏特电池；4。
水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。
5。
人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。
这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。
把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。
这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。
特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。
在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。
在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
6。
根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。
这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。
如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
7。
模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。
8。
根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。
9。
现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。
10。
屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
11。
船桨模仿的是鱼的鳍。
12。
锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。
13。
苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。
嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。
壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。
贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。
好运生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。
船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。
三个仿生学的例子
1.苍蝇：小型气体分析仪
一个非常奇怪的小型气体分析仪被讨厌的苍蝇成功模仿。
它被安装在宇宙飞船的舱内，用来检测舱内气体的成分。
2.萤火虫：人工冷光
萤火虫有成千上万个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光素酶。
科学家通过化学方法人工合成荧光素。
生物光源是荧光素和水的混合物，可以在充满爆炸性气体的矿井中用作闪光灯，这种光不会引爆气体。
3.龙虾：气味探测仪
嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
4.水母：水母耳风暴预测仪
根据水母耳的结构和功能，设计了水母耳风暴预报器，可以提前15小时预报风暴，对航海和渔业安全具有重要意义。
5.蛙眼：电子蛙眼
根据蛙眼的视觉原理，研制成功了一种电子蛙眼。
这种电子蛙眼可以像真蛙眼一样准确识别特定形状的物体。
在雷
达系统中安装电子蛙眼后，雷达的抗干扰能力大大提高。
这种雷达系统可以快速准确地识别特定形状的飞机、船只。
苍蝇是人们十分熟悉的昆虫，每当夏秋之际,苍蝇到处横飞,叮咀食物,传播疾病,让人十分讨厌。
然而,苍蝇身上的某些器官却具有非常特殊的功能,科学家从中受到启发,仿效这些器官功能原理,研制出新的仪器机械等,为人类做出了重大的发明创造,从而造福于人类。
1.苍蝇的嗅觉苍蝇不管什么地方有了异味，它便结至沓来，甚至殒身而不顾。
班固有诗云：“青蝇贪肉汁而忘溺死，众人贪世利而滔罪祸。
”苍蝇名声不怎么好，可苍蝇的嗅觉却十分灵敏。
分布在麻苍触角上的嗅觉器官感受器，数量多达3500多个。
一只普通的家蝇能够识别出3万种化学气味。
当它感受到有毒气体的刺激时，立即转成神经脉冲电流显示出来。
仿生学家根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。
这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。
就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。
这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。
利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。
2.蝇眼照相机150多年来，摄影师一直在同曝光问题不懈斗争。
当他们试图让拍摄的照片有更高的亮度时，侧意味着损失一部分图像的质量。
这一问题在安全保卫工作中变得尤为突出，特别是无法分辨隐藏在黑暗中的人脸。
研究人员设计了一种新的相机，灵感来源于家蝇。
尽管苍蝇的眼睛包含有大量的晶状体，但它1毫克重的大脑能够将所有的信号汇集成一个单一连贯的图像而且非常清楚，这种能力是人类所不具备的。
这种照相机的镜头由1329块小透镜组成。
它还可以拍摄电影的特技画面，使电影产生神奇的效果。
昆虫的复眼是由千万个小眼组成的，由于小眼之间的相互抑制，使眼具有突出影像的边框、增大清晰度的功能。
昆虫嗅觉仪的原理昆虫嗅觉仪是一种基于昆虫嗅觉系统的仿生技术，通过模拟昆虫嗅觉系统中的嗅觉感知机制，实现对气味的检测和识别。
昆虫的嗅觉系统是一种高度敏感、高效率的气味感知系统，具有许多令人惊叹的特性，因此成为设计嗅觉传感器的理想模型。
昆虫嗅觉仪的原理主要包括嗅觉感知器官、嗅觉感知机制和嗅觉识别算法三个方面。
昆虫的嗅觉感知器官是昆虫嗅觉系统中最重要的组成部分。
昆虫的嗅觉感知器官主要包括感觉毛、感觉细胞和感觉器官等。
感觉毛是昆虫嗅觉感知器官的外部结构，具有增加接触面积和提高气味感知灵敏度的作用。
感觉细胞是昆虫嗅觉感知器官的内部结构，负责接收和转换气味信息。
感觉器官则是昆虫嗅觉感知器官的整体结构，将感觉细胞的输出信号传递给嗅觉中枢。
昆虫的嗅觉感知机制是昆虫嗅觉系统中的核心部分。
嗅觉感知机制主要包括气味分子的接受、转导和传递三个过程。
当气味分子进入昆虫的嗅觉感知器官时，首先被感觉毛捕获，并与感觉细胞表面的受体结合。
接着，受体与信号转导通路相互作用，将气味信息转化为神经电信号。
最后，神经电信号通过感觉器官传递到昆虫的嗅觉中枢，产生相应的嗅觉感知和识别。
昆虫嗅觉仪的嗅觉识别算法是实现气味检测和识别的关键。
嗅觉识别算法主要包括特征提取、模式识别和决策判断三个步骤。
特征提取是将昆虫的嗅觉感知信号转化为具有区分性的特征向量。
模式识别是将特征向量与事先建立的模式库进行比对和匹配，以实现气味的识别和分类。
决策判断是根据模式识别的结果进行最终的判断和决策。
昆虫嗅觉仪是一种基于昆虫嗅觉系统的仿生技术，通过模拟昆虫嗅觉系统中的嗅觉感知机制，实现对气味的检测和识别。
昆虫嗅觉仪的原理主要包括嗅觉感知器官、嗅觉感知机制和嗅觉识别算法三个方面。
嗅觉感知器官负责接收和转换气味信息，嗅觉感知机制负责将气味信息转化为神经电信号，嗅觉识别算法负责将特征向量与模式库进行比对和匹配，实现气味的识别和分类。
昆虫嗅觉仪的研究将为气味检测和识别领域的发展提供新的思路和方法，具有重要的应用价值和发展前景。
仿生嗅觉系统
班级：生11本1
姓名：廖护婕
学号：1109210139
指导老师：李绥安
仿生嗅觉系统
摘要：仿生嗅觉系统也叫做“电子鼻”，在国防、军事、工业、环保、卫生、安全等诸多领域具有广泛的应用前景。
传统的电子鼻是通过对气体传感器阵列的信号响应进行分析从而获取待测气体的种类、浓度、成分等信息。
仅仅实现这些功能尚不能满足人们对于电子鼻的需求。
因此，近年来研究人员纷纷开始研究如何利用电子鼻来判断气味的方位或者利用搭载有电子鼻的移动机器人来寻找味源的位置。
这类电子鼻也就是本文所要研究的味源定位系统。
常见做法是设计一个带有分布气体传感器的气味罗盘，利用传感器信号响应差异来判断气味的方向。
关键词：仿生嗅觉味源定位
机器嗅觉是一种模拟生物嗅觉工作原理的新颖仿生检测技术，机器嗅觉系统通常由交叉敏感的化学传感器阵列和适当的计算机模式识别算法组成，可用于检测、分析和鉴别各种气味。
气味分子被机器嗅觉系统中的传感器阵列吸附，产生电信号；生成的信号经各种方法加工处理与传输；将处理后的信号经计算机模式识别系统做出判断。
机器嗅觉历史
人类思索气味的问题至少可以追溯到公元前4世纪的古希腊时代。
亚里士多德认为，气味是有气味的物质发出的辐射，被我们感觉到。
比亚里士多德稍晚的另一位希腊学者伊壁鸠鲁，在德谟克利特的原子论的基础上解释了嗅觉：不同形状的原子让鼻子感觉到不同的味
道。
事实上，人类对气味的追索在一定程度上改变了人类的历史。
而且，在人类漫长的进化历史中，感知气味这一功能也影响过我们的命运。
世界上不存在非气味物质。
气味是物质的外部特征，能准确地代表物质的本质。
无论是高级动物或是低级动物，都具有对周围环境的化学刺激——气味进行感知并做出适当反应的能力。
仅以人类自身来说，其日常生活和生产活动都与周围的大气环境密切相关，大气的变化对人类有极大的影响。
随着工业规模逐渐扩大，产品的种类不断增多，气体原料和生产过程中产生的气体种类和数量不断境加，环境污染已逐渐影响到人类的生存。
任何生物的嗅觉都有一定的感知范围，也必有它的盲区。
生物嗅觉的感知范围，仅仅与它的生存需要有关，与生存有益的为正相关，与生存有害的为负相关，与生存无关的气味是它的盲区。
也有特殊情况，如氧气、水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳与生存相关，而人对它们无感觉，是因为它们一直存在于空气中，人们不需要刻意寻求或防范它们，所以人的嗅觉中枢删除了它们的气味信号。
对人类生存和生产环境中的各种气、气味进行准确的检测是必要的。
随着社会发展须要与科学技术的进步，人类对生物器官机理的研究已经日趋成熟。
诸如视觉、听觉、味觉、触觉和嗅觉等生物感官功能的模仿己经被各国科学家广泛研究。
人类对嗅觉的研究从最早的化学分析方法发展到仪器分析方法，经历了近百年的发展，仿生嗅觉技术的物质识别能力越来越强，识别率也逐步提高。
在气体、气味的化学成分定性、定量分析过程中，主要使用化学方法与仪器分析方法。
化学方法利用化学物质自身的化学性质进行定性和定量分析，主要是基于人们对已有物质的化学性质上的分析。
这一类型的分析通常可以进行小范围内的物质定性和微量物质的定量。
随着化学这门学科及其分支的发展，大量新的化学物质的发现和被合成，传统的化学分析方法已经不适合物质识别和分析。
仪器分析方法从某种意义上来说是与化学方法独立的，它是建立在物理基础之上，主要是建立在光波这一与物质微观层相关的研究或物质分离基础之上的。
主要的仪器分析方法有分光光度、红外光谱、紫外光谱、核磁共振、质谱、原子吸收光谱、气相色谱、高压液相色谱等等。
仪器分析方法使用物质识别的根据不单单是物质的化学性质，还包括物质在物理和化学中共同表现出来的性质。
由于使用了仪器分析检测方法，所以可以使检测灵敏度提高、检测下限也大大下降。
但此类设备结盟构复杂、操作烦琐，经常被对象进行预处理，导致测试周期加长，而且还存在着不能连续检测等缺点。
另外，作为化学成分分析仪器，它们用于气体分析是卓有成效的，但用于气味质量分析却不佳，甚至没能为力。
例如，酒的香气质量是多种致香成分的综合反映，完全测出这些成分不仅非常复杂，还要花费很多时间和费用，有些成分含量极低，测试非常困难。
许多气体，其组成的大多数处于气相色谱仪等仪器的检测范围之外，并且气味分子的化学性质与嗅觉效应之间的关系依然是一个“黑箱”，仅用测量出的几种化学成分不能全面地表达被测物质的质量。
以往传统的嗅觉感官的仿生大多只是简单的物质气味的测量，测量方法停留在化学分析方法和仪器分析方法，可是对于一些痕量（相对含量极为微小）物质及复杂物质的分析，特别是许多含有不同气味的痕量物质，还只能停留在人的嗅觉直接测量，这就需要大量的时间和物力来培养专门识别气味的专家。
目前，酒类、茶叶等食品的质量主要是靠人的感官来进行判断，感官评定主要依赖人的生理和心理条件，其本身是一门精巧的技术。
这类工作通常需要训练有素、经验丰富的专家来进行。
但人工鉴别带有很大的主观因素，从某种意义上来说，由于受到经验、情绪等主观因素的影响，感官评定方法的评判结果随鉴别人员的不同而存在相当大的个体差异，即使是同一人员也会随其自身身体状态、情绪变化等的不同而产生不同的结果。
由此可见，人的感觉器官的缺点包括主观性、重复性差、耗时长和花费人力巨大等，另外，人的感觉器官不能用于检测有毒气体、连续工作和远程操作。
机器人仿生嗅觉即模仿生物嗅觉追踪行为，利用移动机器人主动地确定气味、气体源位置的过程，和被动气味、气体感知系统不同，属于主动感知系统，它可以感知并跟踪，最终确定气味、气体的源头。
研究利用机器人仿生嗅觉技术对解决搜寻爆炸物、检测毒品、灾后搜救遇难者、检测有毒气体、保安巡逻、火灾报警、危险品储罐及其管道的检测与维修等公共安全问题具有重大的理论意义和实际应用价值。
机器人在完成以上各项不同工作时，最关键的问题就是要对味源进行搜索、定位、识别。
对于生物来讲，嗅觉不仅仅用于捕食，在寻
找伙伴、交配、标定领土、识别家庭成员、避免天敌攻击、群居动物协调行动、寻找筑巢原料、在陌生环境导航、寻找寄宿主等方面也起着决定性作用。
在尚未完全清楚动物的嗅觉机理前提下，采用模仿动物嗅觉行为的方法，可以为研究机器人味源定位问题提供帮助。
由于生物嗅觉跟踪行为简单而有效,对机器人仿生主动嗅觉策略进行了深入研究，为应用移动机器人完成各种与气味搜索相关的危险工作奠定了基础。
现在的创新性工作包括:
1、在分析扁形虫的动态刺激反应和生物的趋激性行为基础上,提出一种基于动态刺激反应和趋激性仿生行为的主动嗅觉策略,该策略不依靠嗅觉传感器的绝对浓度,而根据浓度的变化率来决定机器人的搜索方向和步长,并且不依赖于风向信息,提高了机器人的搜索效率和环境适应能力。
策略分为仿生嗅觉搜索模块,避障模块,味源识别模块,采用基于规则的专家系统智能决策算法,根据传感器实时的信息变化,使机器人执行相应的动作模块。
避障模块采用模糊控制。
2、根据飞蛾等生物在味源附近的环绕行为,提出了基于环绕行为的仿生味源识别策略,该策略能够只依靠目标附近嗅觉信息,对目标是否为味源进行准确判定。
该策略设计简单,不受环境条件的限制,仿真和实验均证明是一种有效的味源识别策略。
3、在分析漂泊信天翁捕猎行为基础上,提出了一种基于漂泊信天翁捕猎行为的机器人仿生主动嗅觉策略。
策略采用基于主动感知行为的智能决策算法,使机器人能够根据实时采集的多种传感器信息,利用冲突抑制规则,自主选择“Z”形搜索、逆风搜索、视觉趋近等不同
的搜索行为趋近味源。
实验证明,利用这种融合视觉、嗅觉等多种传感器信息的主动嗅觉策略,机器人在湍流环境下也可以快速准确的进行气味泄漏源定位。
4、人类和动物对目标对象的交叉模式感知方法快速有效,据此提出了一种基于交叉模式的机器人仿生味源识别策略,该策略综合视觉信息、气味信息和距离信息,通过贝叶斯方法进行基于交叉模式的多传感器信息融合。
该策略提高了机器人识别味源的效率和准确率,减少了误判,降低了信息的模糊度。
仿真和实验结果证明,该策略能够帮助机器人对味源和障碍物进行准确识别。
鉴于传统感官评定和化学成分分析仪器的不足，人们期望有一种客观准确的嗅觉鉴别方法来代替人工气味鉴别和化学分析仪器，仿生嗅觉技术在这种需求下得到迅速的发展。
仿生嗅觉技术属于新兴的多学科交叉技术，涉及到计算机技术、应用数学、传感器技术、阵列传感器技术的数据融合和各个具体领域的技术的融合，具有很重要的意义。
