電子舌的基本原理及系統(tǒng)構(gòu)成

電子舌是一種利用低選擇性、非特異性、交互敏感的多傳感陣列為基礎(chǔ)，感測未知液體樣品的整體特征響應(yīng)信號，應(yīng)用化學(xué)計量學(xué)方法，對樣品進(jìn)行模式識別和定性定量分析的檢測技術(shù)。電子舌主要由味覺傳感器陣列、信號采集系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)3部分組成；味覺傳感器陣列模擬生物系統(tǒng)中的舌頭，對不同“味道”的被測溶液進(jìn)行感應(yīng)，其主要由味覺傳感器陣列、信號采集系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)3部分組成；信號采集系統(tǒng)模擬神經(jīng)感覺系統(tǒng)采集，被激發(fā)的信號傳遞到電腦模式識別系統(tǒng)中；模式識別系統(tǒng)即發(fā)揮生物系統(tǒng)中大腦的作用對信號進(jìn)行特征提取，建立模式識別模型，并對不同被測溶液進(jìn)行區(qū)分辨識。因此，電子舌也稱為智能味覺仿生系統(tǒng)，是一類新型的分析檢測儀器。

味覺傳感器陣列的研究與設(shè)計

味覺傳感器陣列是電子舌系統(tǒng)的核心組成部分，由傳感器陣列工作原理的不同可分為電位型、伏安型、阻抗譜型、光尋址型、物理型以及生物傳感器等種類。目前國內(nèi)外研究較多的味覺傳感器陣列主要為電位型、伏安型與阻抗譜型。

電位型傳感器

電位型傳感器主要采用多通道類脂膜味覺傳感器和非特異性硫?qū)俨Ａ鞲衅麝嚵袃煞N，基本原理均為測量膜兩端電極的電勢，通過分析電勢差來研究樣品的特性。多通道類脂膜味覺傳感器采用不同類脂類物質(zhì)作為敏感膜組成多通道傳感系統(tǒng)，工作電極采用類脂膜電極，Ag/AgCl電極作為參比電極。當(dāng)某種樣品離子能夠通過類脂敏感膜，則會引起膜電位的變化而被檢測出來。硫?qū)俨Ａ鞲衅麝嚵胁捎昧驅(qū)俨Ａё鳛楣ぷ麟姌O，配以PVC薄膜實現(xiàn)電位檢測。

伏安型傳感器

伏安型傳感器常使用的工作電極為金屬裸電極或修飾電極等。基本原理借助電化學(xué)伏安法的思想，將多傳感器陣列置于待測溶液中，在工作電極上加入階躍電勢，通過檢測不同待測溶液產(chǎn)生極化電流大小的不同來定性和定量分析樣品的特性。伏安型傳感器所加的階躍電勢主要有循環(huán)伏安、常規(guī)大幅脈沖和多頻脈沖伏安法等。以伏安型傳感器構(gòu)建的電子舌系統(tǒng)常采用三電極結(jié)構(gòu)：工作電極、參比電極和輔助電極。

阻抗譜型傳感器

阻抗譜型傳感器常使用的工作電極為貴金屬電極或碳電極?；驹頌橐噪娀瘜W(xué)阻抗譜法為基礎(chǔ)，在貴金屬電極上覆以導(dǎo)電聚合薄膜，通過測量系統(tǒng)阻抗譜不同來對樣品進(jìn)行定性和定量分析。以阻抗譜型傳感器構(gòu)建的電子舌系統(tǒng)常采用二電極結(jié)構(gòu)：工作電極和參比電極。通過味覺傳感器陣列、信號采集和模式識別構(gòu)成的電子舌系統(tǒng)可以簡單、方便、快速無損地在線檢測未知液體的整體特征，因此，電子舌技術(shù)在一些應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的研究和一定的實際應(yīng)用。但是要想電子舌技術(shù)擴大它的應(yīng)用領(lǐng)域和進(jìn)一步走向?qū)嵱没?，還有許多問題需要研究。電子舌技術(shù)由于受傳感器陣列的局限，不可能對所有檢測對象均有很強的響應(yīng)信號，可適時研究一些專用的電子。多頻脈沖電子舌系統(tǒng)，是一種基于非修飾貴金屬電極傳感器陣列的電子舌系統(tǒng)，這類電子舌系統(tǒng)對激發(fā)電勢信號進(jìn)行了擴充和改進(jìn)，大大擴充了檢查信息量，為模式識別系統(tǒng)提供更多的有效數(shù)據(jù)信息。