前言

随着科学技术的快速发展、人民生活水平的不断提高，公众对环境污染的问题越来越重视，对相关的检测技术也有了更迫切的需求。因此，能够及时发现空气污染情况，并迅速识别气体污染物种类和评价污染程度的气体分析、检测技术也从学术领域逐渐走进了大众的视野。

气体检测技术是以气体样本为对象进行定性定量分析的技术，该技术常用于有毒、有害、易燃、易爆等危险气体检测，混合气体样本中目标组分定量检测，以及样本的组分分析。作为检测科学的一个重要分支，气体检测技术并不是近年来出现的新兴课题，其应用范围也并不局限于空气污染物防治，17世纪初就已经出现了能够发现环境中可燃气体，适用于矿井下瓦斯泄漏报警的安全矿灯，而针对气体样本进行分析的实验科学则出现得更早。进入21世纪以来，随着传感技术、计算机科学、模式识别理论等相关学科的不断进步，气体检测技术发展迅速，涌现出了许多新型检测仪器和分析方法，气体分析能力也有了大幅提升。另外，随着人们对自然科学探索的不断深入，许多特定气体所蕴含的信息也逐渐被发掘出来，成为评价生物、化学反应与进程的重要参考量。目前，气体检测技术的应用范围已经涵盖国防现代化、工农业生产、环境保护、航空航天、医疗卫生等领域。

20世纪90年代开始兴起的气体源定位技术是融合了气体检测理论、新型传感器技术、源定位技术及计算机科学的交叉学科，该技术在风场环境中通过气敏设备采集目标气体浓度分布数据并建模分析，实现对气体源头进行定位。现代工业生产中常见的仓储泄漏、管道破裂、工业火灾等事故常伴随大量的有害气体、烟尘，快速、精准地对气体源进行定位能够有效确定灾源位置，从而实现迅速补救并减少灾害损失。基于分布式固定检测设备的静态气体检测技术和基于移动式机器人平台的主动嗅觉都属于气体源定位技术范畴。

本书首先从实际应用出发，概括讨论了气体检测技术所涉及的基本知识、检测理论以及实验原理，详细研究了气相色谱仪等气体检测设备的工作原理与操作方法，总结归纳了几种常用气敏传感器的敏感机理与适用检测对象。其次，基于笔者的科研经历，对新兴电子鼻技术的基本原理、识别算法进行研究，并基于自制的可视化金属卟啉气敏传感器阵列，开发了能够对部分胺类气体进行定性定量识别的电子鼻系统。最后，从静态气体源定位、主动嗅觉两个方面对气体源定位技术进行研究，在对现有定位技术进行分析讨论的基础上，分别研制了动、静态气体源定位系统，并在实验室环境下进行了实际定位实验。

能够完成一本关于气体检测技术的专著是笔者一直以来的理想，也是对自己的挑战。撰写本书，最初是希望通过写作过程对自己硕士、博士期间的研究经历与实验经验进行阶段性的总结，而当框架构思完成，真正开始撰写书稿时才发现自己的知识储备与经验积累距离预期的写作目的还有很远的距离。在本书的撰写过程中不断地重复着遇到问题—解决问题的循环，解决问题的过程让我得到了不断进步的机会，同时也时刻提醒注意自己的不足。完成本书更让我体会到了学术研究工作是没有止境的，而自己还需要更加努力。

在该专著的撰写与出版过程中，电子工业出版社的徐蔷薇编辑给予了我大力的支持与帮助，再次表示感谢。同时，对在撰写过程中给予我支持与帮助的同事与家人表示诚挚的谢意。该专著得到了国家自然科学基金项目（编号：61401403）和河南省科技攻关项目（编号：162102210004）资助。

陈立伟
2017年6月