AIRSENSE電子鼻：探討紡織纖維的機(jī)器嗅覺(jué)快速識(shí)別方法

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外纖維指紋圖譜研究常用紅外光譜、核磁共振等技術(shù)，存在檢測(cè)工序復(fù)雜、耗時(shí)久的問(wèn)題；傳統(tǒng)化學(xué)檢測(cè)和物理檢測(cè)不僅同樣低效，還會(huì)產(chǎn)生化學(xué)試劑污染，且屬于有損檢驗(yàn)，無(wú)法滿足快速、無(wú)損鑒別的需求。
文章提出采用電子鼻技術(shù)提取纖維材料揮發(fā)的微量氣味信息，建立氣味指紋圖譜，實(shí)現(xiàn)紡織纖維的快速、便捷、無(wú)損鑒別。

01
AIRSENSE電子鼻
AIRSENSE電子鼻是一款小巧、快捷、高效的檢測(cè)系統(tǒng)，由傳感器陣列、信號(hào)預(yù)處理電路和計(jì)算機(jī)模式識(shí)別系統(tǒng)構(gòu)成。其傳感器陣列包含多個(gè)金屬氧化氣體傳感器，可精準(zhǔn)探測(cè)芳香成分、氫氧化合物、氨氣等多種揮發(fā)性物質(zhì)。當(dāng)電子鼻與纖維樣品接觸時(shí)，傳感器會(huì)與纖維揮發(fā)的微量氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致傳感器材料導(dǎo)電性變化，進(jìn)而產(chǎn)生獨(dú)特的電阻變化信號(hào)，這些信號(hào)構(gòu)成了每種纖維的 “氣味指紋圖譜"。這種基于氣味特征的識(shí)別方式，無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行燃燒、切割等預(yù)處理，從根本上實(shí)現(xiàn)了無(wú)損檢測(cè)的目標(biāo)。

02
試驗(yàn)方案詳情
1
試驗(yàn)材料
取腈綸?蠶絲?莫代爾?醋酯纖維?錦綸?氨綸? 棉?滌綸及待識(shí)別棉/滌70/30混紡織物等9種未染色散纖維材料各5g,測(cè)試時(shí)各樣品未經(jīng)燃燒?
2
儀器設(shè)備
德國(guó)AIRSENSE公司電子鼻，含 10 個(gè)金屬氧化物傳感器，對(duì)不同揮發(fā)物靈敏度不同。
3
試驗(yàn)步驟
設(shè)置或記錄試驗(yàn)參數(shù):溫度28℃,相對(duì)濕度50%,樣品瓶容量250mL,頂空生成時(shí)間30min,連續(xù)采樣80次,得到.nos類型的數(shù)據(jù)文件?
首先將AIRSENSE電子鼻與電腦連接好,并運(yùn)行其配套軟件,再對(duì)電子鼻的各檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定?樣品進(jìn)氣流量均設(shè)置為400mL,傳感器漂洗時(shí)間為180s,采樣時(shí)間為120s?
03
試驗(yàn)結(jié)果與分析
單一纖維（6 種）鑒別結(jié)果
所有纖維在采樣 60s 后，電子鼻傳感器的響應(yīng)值趨于平穩(wěn)，此時(shí)信號(hào)穩(wěn)定可用于分析。
不同纖維的主要響應(yīng)傳感器存在差異：
腈綸、醋酯纖維：主要響應(yīng) S1、S3
蠶絲、氨綸：主要響應(yīng) S6、S8
莫代爾：主要響應(yīng) S1、S3、S6
錦綸：主要響應(yīng) S2、S3
即使部分纖維主要響應(yīng)傳感器相同（如腈綸與醋酯纖維），但因主要成分的 G/Go 偏離值及次要成分差異，形成的響應(yīng)曲線圖不同，可區(qū)分纖維類別。

數(shù)據(jù)分析（LDA vs PCA）
棉滌混紡織物鑒別結(jié)果

分析方法選擇：因 LDA 數(shù)據(jù)點(diǎn)分布更集中，鑒別更便捷，故采用 LDA 分析棉、滌綸、棉滌 70/30 混紡織物數(shù)據(jù)。
結(jié)果表現(xiàn)：
棉、滌綸兩種單一纖維的樣品點(diǎn)分布集中且界限清晰。
棉滌混紡織物的樣品點(diǎn)分別集中在棉和滌綸的樣品點(diǎn)區(qū)域，且大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)靠近棉纖維（與實(shí)際棉 / 滌 70/30 的成分比例相符）。
結(jié)論：AIRSENSE電子鼻可準(zhǔn)確分辨棉滌混紡產(chǎn)品中的棉纖維和滌綸纖維。

04
研究結(jié)論
AIRSENSE電子鼻結(jié)合線性判別分析（LDA） 和主成分分析（PCA） ，均能有效鑒別腈綸、蠶絲、莫代爾、醋酯纖維、錦綸、氨綸 6 種單一纖維，其中 LDA 數(shù)據(jù)點(diǎn)更集中，鑒別效果更優(yōu)。

AIRSENSE 型電子鼻可準(zhǔn)確分辨棉滌混紡織物中的棉與滌綸纖維，為紡織纖維鑒別提供了快速、便捷、無(wú)損的全新方法。