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氣敏傳感陣列和智能算法模型的機器嗅覺設備

2025-02-11 11:07:23
云上高博會 http://www.c05ze3x.xyz
所屬領域:
高端裝備制造
項目成果/簡介:

機器嗅覺,又稱電子鼻或智能嗅覺,是一種模仿哺乳動物嗅覺系統的仿生技術,系統整體由氣體傳感器陣列和智能嗅覺算法模型兩大部分組成。與生物嗅覺系統相比較,氣體傳感器陣列相當于生物嗅覺中大量的感受器細胞,智能算法模型相當于大腦。機器嗅覺中的氣敏傳感器與目標氣體接觸時產生響應,會輸出一個可測量電信號,該陣列中不同傳感器對不同的氣體/氣味響應不同,傳感器陣列輸出信號含有豐富的信息。借助人工智能算法,可實現對各種氣味的定性/定量識別。

本成果從氣敏傳感器陣列的制備和智能嗅覺算法模型研究兩方面同時入手,既從材料級別(運用掩膜技術將多種材料集成在小尺寸形成感知芯片)、封裝級別(MEMS封裝技術)、電路級別(信號濾波、放大)、設備級別(含電路系統和氣路系統等)完成機器嗅覺硬件平臺/設備的完全自主研制,同時投入大量人力、物力進行智能嗅覺算法模型的研究,為設備注入靈魂。

本成果研制的設備包括兩種:一是面向實驗室分析用的大型臺式設備,該類設備包括硬件和算法模型兩部分,可完成氣味數據采集、模型訓練(設備自身具備足夠算力,訓練過程可完全自主完成,無需借助深度學習服務器等外部算法輔助)、模型加載測試等所有科研分析功能。二是面向現場部署的邊緣檢測設備,該類設備具有耗能低、穩定性好、可長期在線實時檢測的優勢,可用于化工廠、化糞池惡臭等需要現場實時檢測預警的場景。

目前成果已成功應用于電網配電柜絕緣異常檢測、醫療廢棄物處置過程監管、傷口感染檢測、柑橘果汁品質鑒定、室內毒氣檢測和煙葉烘烤過程監控等領域,并且取得了令人滿意的效果。

根據前瞻研究院總結分析:2020年我國氣體傳感器、數字嗅覺元器件等市場規模600億元以上,2021年市場規模超過千億元,預計“十四五”期間,機器嗅覺硬件產品、技術與數據服務需求保持30%-50%的增長速度。機器嗅覺產業是未來新興產業,更是市場藍海,應用場景十分廣闊。國內外龍頭公司紛紛布局機器嗅覺領域,中科微感、漢威科技、蘇州慧聞等傳感器公司都在入局機器嗅覺,各類場景、技術亟需填補空白,各地政府也紛紛搶抓發展機遇,支持各企業開發先進機器嗅覺產品。但目前機器嗅覺產品主要以傳統單一的氣體傳感器或模塊為主,國產企業占整體市場規模約5%,頭部集中度不高,并且中高端氣體傳感器主要被外國企業所壟斷。

知識產權類型:
發明專利
技術成熟度:
通過小試
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