狗的鼻子与电子警犬

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  极其灵敏的狗鼻子
  
  众所周知:狗的鼻子特别灵。经过特殊训练的狗。鼻子更加灵敏,能分辨二百万种不同的气味呢!而且,狗鼻子还具有高度的“分析能力”,能够从许多混杂在一起的气味中,嗅出它所要寻找的那种气味。所以猎犬闻到野兽留下的脚印,能带着猎人去追击;警犬闻到了坏人留下的衣物,能带着公安人员去搜捕逃犯……
  狗鼻子这么灵敏,究竟有什么特殊之处呢?原来各种动物鼻子的构造大致相同,鼻腔上部都有许多褶皱,褶皱上有一层粘膜,粘膜里藏着许多嗅觉细胞,当“气味”分子溶解在粘膜中的粘液里,就会刺激嗅觉细胞马上向大脑嗅觉中枢发出信号,于是动物就有了“气味”的感觉。
  狗鼻子的特殊之处,就在于它的嗅觉细胞特别多,而且粘膜经常分泌粘液滋润着嗅觉细胞,使其保持高度灵敏。我们人类大约有500万个嗅觉细胞。而一只牧羊犬的嗅觉细胞有2.2亿个。你看,狗的嗅觉细胞的数量和质量都比其他动物更胜一筹。所以对各种气味辨别的本领也就比其他动物强多了。
  可是饲养训练狗要花很多工夫,成本很高,而且有些危险的地方狗也去不了。另外狗也会疲劳,需要休息睡觉啊。科学家受到狗鼻子的启发,研究了狗鼻子的构造,制成了能闻气味的仪器——电子鼻,也叫“电子警犬”。这个“电子鼻”的分辨力,丝毫不亚于狗鼻子。是仿生学的重大胜利。
  
  有能“闻味”的金属吗
  
  要制造“电子鼻”并非易事,必须找到这样的材料:第一要能“呼吸”气体;第二可以随着呼吸的气体不同或气体浓度的不同,改变自己的导电能力。
  经过科研人员的不懈努力,这种奇妙的材料已经被找到了,比如二氧化锡、氧化锌、氧化钛等,这些材料都会呼吸。当吸入某些气体后,这些材料的导电能力会有显著的变化。而且吸入不同气体、或不同浓度的气体,材料的导电能力变化不同。例如,含有氧化锡等氧化物的复合气敏电阻,一遇到烟雾或一氧化碳,其电阻率就会发生明显变化;而含有氧化铁或氧化锌的气敏电阻,则对以甲烷为主要成分的天然气和以丁烷、丙烷为主要成分的液化气十分敏感。
  将这些复杂的、细微的电阻率变化记录到精密电脑中。就可利用它们制成气体传感器——“电子鼻”,“电子鼻”主要由气味取样操作器、传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成。
  传统的“电子鼻”体积比较大,使用起来不方便,而且需要经常加以校正。否则灵敏度会受到影响。最近。科学家又研制出微型“电子鼻”,这是运用最新的纳米技术制成的可以呼吸气味的导电聚合物。这种复杂的聚合物构成的微型芯片。大小只有1cm2,仅需微量电流即可工作。使用起来非常方便。这种传感器探测气味的灵敏度比金属氧化物传感器更高。
  
  生活中的“电子鼻”
  
  “电子鼻”的用途很大,煤矿里装上它可以预防瓦斯爆炸:酒精车间安上它可以防止火灾;家庭中的煤气灶上安装它可以探测管道是否漏气,以及煤气燃烧得是否充分:卧室中安上它冬天取暖时可以避免煤气中毒;在粮食仓库、果品仓库、养殖场、温室等地方,也可以装上它,用来监测空气中各种气体的含量。
  有一种可以检测水果成熟度的“电子鼻”,是采用闻气味的方法进行检测的,不会损伤水果。“电子鼻”探测到的水果气味,经电脑处理后与数据库中的资料进行比较,即可精确计算出水果成熟到何种程度。经过“训练”的“电子鼻”在几秒钟内即可得出检测结果,而且其精确度超过92%。
  
  威力无比的“电子警犬”
  
  有一种精密的“电子警犬”,其本领超过了一般的猎犬和警犬,能分辨出几百万种不同气味,成为人类的好助手。它可以帮助猎人打野兽。也可以帮助公安人员搜捕坏蛋和搜查毒品。最近兴起的“气味鉴定法”。在破案方面的准确率可以和指纹鉴定、DNA基因测试媲美。甚至在某些方面更为优越。
  神奇的“电子警犬”还可以“闻”到海底潜艇,这种“电子警犬”学名叫废气探测仪。常规潜艇使用柴油机。航行时需要排放废气,这些废气升到海面上后,能在大气中保存几个小时。如果在反潜飞机上装备废气探测仪,通过对海面上空的空气进行取样、分析,就可以判定这个海区内有无潜艇活动。在潜艇潜入深水后几个小时内,反潜飞机依靠灵敏的“电鼻子”依然能“闻”出潜艇的气味。
  
  飞到火星去“闻味儿”
  
  动物学家早就知道,许多动物是利用“气味”互相联络的。这种“生物气味”启发了科学家。如果利用“电子鼻”闻到这种有机气味,就可以揭开火星是否有原始生命的秘密!
  原来,利用望远镜的高分辨率红外线分光计对火星大气进行扫描时,在光谱中发现了一条证明甲烷存在的线条。只有有机体才能产生甲烷!科学家认为。火星表面的甲烷不可能存在成百上千年,因为它会在太阳光下与氢氧基结合,形成水和二氧化碳。因此。如果火星上持续存在甲烷,可以断定火星上有甲烷源。很可能就是制造这种气体的有机甲烷菌,也就是火星生命。
  但是甲烷毕竟仅仅是望远镜的分光计“看”到的。无法定论。最近,人类向火星发射的宇宙飞船的探测器上就装有先进的精密“电子鼻”!在火星表面上。人类的使者——“电子鼻”会四处闻来闻去,将火星上各处的“气味”变成电信号传回地球。
  多么神奇啊!人类能够到遥远的星球去“闻味儿”,简直无法想象,“电子鼻”一旦闻到甲烷的气味,就会将信号发回地球,那意义非常巨大,可以揭开火星是否有生命的秘密啊!
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