一种新型三维敏感气体传感器的研究

在平面微电极式结构的基础上,提出了一种新型薄膜气体传感器,其主要结构引用了离散阵列的概念,将传统的长方体型薄膜改进为由多条小长方体有间隔的并行排列的离散结构,使敏感薄膜具有了三维敏感效应。根据半导体气敏薄膜的扩散响应理论,对传感器的响应时间和灵敏度特性进行了理论分析,证明新型传感器具有响应时间更短、灵敏度更高的优点;并分析了薄膜厚度对传感器响应时间的影响。     

离散半球体电阻式气体传感器的研究

提出了一种新型气体传感器敏感结构模型,即在传统连续平面敏感结构的基础上,将连续平面敏感结构的上半部分离散化,使之成为离散半球体阵列结构,建立半球体的扩散方程,分析了具有新型和传统型敏感结构的传感器的响应时间,并进行比较,说明具有离散半球体阵列敏感结构的传感器具有更快的响应速度。     

一种新型三维敏感效应电容式SO2气体传感器设计

传统气体传感器只能以简单一维扩散方式对气体响应,扩散机理是建立在表面效应基础上的。提出了一种新型电容式SO2气体传感器。该传感器敏感结构由离散的微型圆柱体单元三维式扩散模型组成,模型上表面和侧面同时接触被测气体,扩大了与被测气体的接触面积。根据气敏薄膜的扩散响应理论,对传感器的响应时间作出分析,并与梳状电容式气体传感器特性相比较,说明新型传感器具有响应时间更短的优点。     

离散半圆柱体电阻式气体传感器的研究

气体传感器,作为一种先进的信息获取设备,在人们生产和生活中发挥着越来越大的作用。人们对其性能要求也越来越高,尤其是传感器的响应速度更是人们关注的重点。所以,本文提出了一种新型的气体传感器模型,即在连续平面敏感结构的基础上,将其离散化,成为离散半圆柱体阵列结构,根据平面和圆柱体扩散方程,分析了两者的响应时间和灵敏度,并进行比较,证明离散半圆柱体阵列敏感结构具有了更快的响应速度和更高的灵敏度。     

基于悬浮薄膜堆叠式结构的微气体传感器设计

本文基于MEMS工艺所设计的气体传感器,克服了以往同类传感器响应时间长,读取数据量小,功耗大等缺点。由于温度作为气体传感器的一个重要工作条件,其敏感薄膜上温度的均衡度直接影响气体传感器的工作性能。该传感器采用悬浮薄膜式堆叠结构,堆叠层主要包含硅基底、隔离层、加热电极、绝缘层以及敏感薄膜。这样的结构设计是为了形成热隔离真空腔,真空环境可以有效降低温度瞬变对敏感薄膜的影响。利用ANSYS软件建立该结构建模,并对其进行温度仿真后发现该结构符合预期的理论分析,其响应时间缩短,拾取的数据量大幅增加,同时功耗有效降低。     

一种基于MEMS技术的冗余Pt温度传感器研究

为了提高Pt温度传感器的响应时间和可靠性水平,设计了一种MEMS冗余结构的新型温度传感器。结构基体采用可微加工0.1 mm厚的γ-Al2O3陶瓷;敏感薄膜由磁控溅射沉积而成,并采用离子束刻蚀方法加工成标准阻值。分析和测试表明:传感器输出与温度变化呈线性关系,空气状态下的90%响应时间小于60 s,在-20～180℃温区内非线性小于0.01%。采用二单元冗余设计的并联工作方式可有效提高传感器的可靠水平。     

WO_3气敏薄膜的膜厚对气体响应时间的影响

用简单的模型分析了薄膜气体传感器敏感材料的膜厚对气体响应时间的影响,该模型适用于分析WO3薄膜气体传感器的敏感特性。薄膜气体传感器的敏感特性依赖于气体原子在薄膜内的扩散和与气敏材料的响应;而气体原子在薄膜内的扩散是由薄膜厚度决定的。经过推导得出理论上WO3薄膜对NH3的敏感特性,并将其与实验所得的数据进行比较。最后,给出了WO3薄膜气体传感器的气敏特性与气体在其膜内扩散和膜厚的关系。     

一种基于感声波纹结构的光学式声传感器

设计了一种基于硅MEMS敏感结构的光学式声传感器,其光学调制原理采用强度调制型,微敏感结构采用具有低应力波纹结构的感声薄膜芯片。对光纤与微敏感结构耦合技术进行实验研究,优化光学参数,并制作传感器样品。经实验测试,灵敏度达80mV/Pa。     

基于双原理的热流量传感器的研究

介绍了一种基于测热原理的新型流量传感器 ,它采用加热器对流体加热 ,利用薄膜温度传感器 ,通过测量流体的温度差和热脉冲上升时间 ,实现流量的测量。两种测量方法相结合使得测量范围有了较大的提高 (0 .1～ 15 0mm/s) ,响应时间缩短到了 2ms,并且 ,这种传感器对杂物不敏感。     

一种便携式TiO2薄膜乙醇气敏传感器的研制

研制了一种适合于乙醇检测的新型TiO2基薄膜气敏传感器.敏感材料是采用直流磁控反应溅射法制备在Al2O3陶瓷管上的TiO2薄膜,薄膜经过退火处理(500℃、3 h)后,得到对乙醇蒸汽具有很好选择性和灵敏度的锐钛矿相TiO2,其最佳工作温度为270℃左右,响应时间2 s,恢复时间3 s.测量电路采用以ARM7为核的LPC2131微控制器实时监测电源电压,自动调整占空比,从而实现对加热温度的精确控制.通过测量敏感薄膜的电阻,并与乙醇气体浓度进行校准,最终显示被测气体的浓度.整个传感器采用低功耗设计,具备报警功能,同时提供了一个友好的用户界面.     

一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究

维间耦合一直是制约多维力传感器精度提高的重要因素,结构解耦也一直是多维力传感器追求的目标。提出了一种新型三维力传感器,可用于Fx、Fz、My3个维度广义力的测量,其敏感原理是结构解耦的,因此可具有更高的精度。介绍了这种新型三维力传感器的结构并分析其敏感原理。采用有限单元法对应变式三维力传感器进行结构静力仿真,利用ANSYS后处理器提供的路径映射技术,精确地获得了应变片的贴片区域。仿真结果表明,该新型传感器与目前的应变式多维力传感器相比,维间耦合误差有明显改善,维间干扰由传统结构的3.56%降低至0.40%。     

多孔Al_2O_3薄膜感湿材料的湿敏特性研究

通过对阳极氧化多孔Al2 O3 薄膜感湿材料的制备工艺及其电容湿敏特性进行研究 ,将阳极氧化参数对多孔Al2 O3 薄膜的结构和形态的影响与多孔Al2 O3 薄膜作为湿度传感器感湿材料的湿敏特性联系起来进行分析 ,为优化制备工艺参数提供更充分的实验数据 ,使新型多孔Al2 O3 薄膜湿度传感器具有更好的感湿特性。     

基于环形微热板的ZnO微气体传感器设计

提出一种新型的设有环形结构微热板的硅基ZnO微气体传感器。利用ANSYS软件,将环形电极结构与传统的蛇形结构进行温度分布的模拟仿真,发现该结构能供给传感器更高的温度且中心温度分布均匀,进而解决了现有传感器功耗大的缺点。通过对RF磁控溅射ZnO薄膜的工艺摸索,得出了适宜作气敏薄膜的制备参数。该传感器在250℃下对（200-1000）×10-6CH4气体有很好的响应。     

金(Au)/钯(Pd)复合膜表面等离子共振氢敏传感器基因优化

提出了一种新颖的基于波长调制的Au/Pd复合膜SPR氢敏传感器结构,采用遗传基因算法对Au/Pd复合膜氢敏传感器的灵敏度进行了数值计算和优化,优化结果表明:Au(2 nm)/Pd(27 nm)结构的复合膜氢敏传感器可获得最佳的灵敏度,与通常使用的单一纯Pd(20 nm)膜氢敏传感器相比,不仅氢敏传感器的敏感膜的稳定性得到改善,而且灵敏度也提高了近3倍.     

基于薄膜工艺的乙醇气体气敏膜的研究

ZnO2,SnO2,Fe2O3等基底材料可以用来制作半导体型乙醇气体传感器中的气敏膜。在基底中掺杂Pt,TiO2等物质可以获得很高的气体检测灵敏度和很好的选择性。利用电子枪蒸发薄膜工艺来制作乙醇气体敏感膜,可以取得很好的效果。与通常使用的厚膜工艺相比,薄膜工艺与MEMS工艺兼容,更适合制作微小器件。     

MEMS结构氧传感器的研究

采用微加工技术研制了一种以硅为基底材料,具有MEMS结构的氧传感器.阐述了该传感器的工作原理、结构设计、工艺流程以及特性分析.给出了溅射制备TiO2薄膜的方法及锐钛矿型晶体结构能谱,讨论了二氧化钛的氧敏机理.研究表明与传统的气体传感器相比,此种传感器具有体积小、低功耗、可集成的特点.