孔径分布对多孔气体传感器气敏性能的影响

采用一种可双峰分布的概率密度函数构建孔径分布模型,并与实验测量结果进行对比验证。建立了包含孔结构影响的气体扩散-反应数学模型,数值研究了多孔气体传感器内孔径分布形态对响应时间、灵敏度和选择性的影响规律。计算结果表明,双峰分布孔结构对提高传感器的气敏性能具有一定实际意义。孔结构变化时,孔内扩散阻力和比表面积呈相反变化趋势,共同影响传感器内被测气体的表面反应速率。多孔气体传感器对被测气体的80%响应时间随副峰概率的增大而逐渐缩短。多孔气体传感器的相对灵敏度则随副峰概率呈极值性变化,具有极大值。     

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。     

绝缘纸板微水分测量传感器的接触压力研究

绝缘纸板微水分介电测量系统中,电容式传感器电极与被测绝缘纸板的接触状态与接触压力会影响测量结果。利用平板电容式传感器对绝缘纸板的介电参数受压力影响的问题进行了测量研究。试验证明压力对介电响应测量结果的影响,并分析了原因。     

传感器薄膜结构的改进与响应时间的分析

提出了一种具有立体敏感效应的新型气体传感器敏感薄膜结构模型,即将传统的厚度均匀的平面型传感器敏感薄膜改进为由多条半圆柱凸起与多条沟槽相间隔的立体敏感结构。并根据扩散反应理论对新型和传统型2种薄膜结构的传感器响应时间进行了分析与比较,证明新型敏感结构的传感器具有更短的响应时间;分析了半囱柱凸起间距的相对系数对传感器响应时间的影响,得出了最佳取值。     

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。     

一种快速响应的电容式湿度传感器感湿薄膜设计

传统的电容式湿度传感器采用感湿膜都是水蒸汽通过上表面扩散的长方体感湿膜,因上表面面积有限,且有一部分被上电极覆盖,影响了系统的响应时间。采用了水蒸汽从周围扩散的圆柱体、圆环体结构,将其与传统的长方体做了比较,并在分析圆环体时引入的占空因子k,最后,将电容归一化得出圆柱体的响应时间约为长方体的10倍,圆环体与圆柱体相比,响应时间可减少约77.2%,大大缩短了响应时间,且圆柱体与圆环体对与薄膜厚度没有特别要求,因而还可以减小器件体积。     

绝缘纸板微水分介电测量压力试验及电路分析

变压器绝缘纸板微水分介电测量系统中,电容式传感器电极与被测绝缘纸板的接触状态及接触压力会影响测量结果。针对这个问题,以绝缘纸板为被测对象,用平板式电容传感器测量压力对其介电参数的影响。并利用ANSYS软件列施压前后的电路变化进行分析,得出了压力对介电响应测量结果的影响。     

绝缘纸扳微水分介电测量压力试验及电路分析

变压器绝缘纸板微水分介电测量系统中,电容式传感器电极与被测绝缘纸板的接触状态及接触压力会影响测量结果.针对这个问题,以绝缘纸板为被测对象,用平板式电容传感器测量压力对其介电参数的影响.并利用ANSYS软件对施压前后的电路变化进行分析,得出了压力对介电响应测量结果的影响.     

基于红外热效应的电容式气体传感器研究

提出了一种利用气体吸收红外并产生热效应现象检测气体的方法,设计并制造了一种红外电容式气体传感器.该气体传感器采用在密封气室中密封纯净的被测气体,利用被测气体吸收红外的热效应并由此产生压力变化,该压力变化转换为弹性应变膜的应变致使平板电容器的电容变化,由于环境中被测气体与密封气室中被测气体对红外的差分吸收,使得电容的变化...     

基于传感器阵列的危害气体快速预警与识别方法研发

工业现场危害气体的短时突发泄漏可能是大规模泄漏的初期表现,但现有气体检测设备响应时间较长,无法有效捕捉短时突发泄漏.针对该问题本文设计了基于传感器阵列的危害气体快速预警与识别算法,通过标准实验得到传感器标准动态响应曲线簇,拟合建立传感器阵列的标准动态响应库,以监测气体传感器阵列的实时输出值与输出值变化率与标准动态响应库做对比,快速预判待测气体的种类和浓度,将预判结果与报警阈值相比较,判断是否发出预警信号.测试实验结果表明,使用该算法可以显著缩短危害气体定性定量监测的响应时间,可显著提高对突发短时泄漏的监测预警效果.     

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。     

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。     

风流对催化传感器动态响应的影响

动态响应速度是催化传感器的一个重要性能指标。文章基于Fick扩散定理建立了在风流中瓦斯向催化传感器扩散速度的数学模型,并通过实验研究了风流对催化传感器动态特性的影响。研究结果表明,催化传感器的风流速度以及进气口与风流方向之间的夹角是影响催化传感器动态响应的重要因素,影响规律为随着催化传感器的进气口与风流方向之间夹角角度的增加,催化传感器的响应时间增加,响应速度减慢,响应输出值降低;随着风流速度的增加,催化传感器的响应时间减小,响应速度加快,响应输出值增加。     

采用扩散和阶跃模型分析微型气敏元件时间特性

利用粉末反溅方法研制了酒敏灵敏度>20的性能良好的Si基SnO2/CeO2旁热式气敏元件,给出了重要参数之一的传感特征响应和恢复时间的实验结果,典型的稳态特征响应时间值在2.5 s以上,恢复时间在7 s以上;提出使用扩散反应模型对特征时间的物理意义及过程分析,在给定的边界条件下进行了解释;同时,建立了一种简单系统阶跃响应数学模型,并结合Matlab软件进行特征响应和恢复时间曲线处理的数学方法;最后,设计了有源串联相位超前微分网络以降低优化特征时间、提高元件响应速度.仿真和结果表明,特征时间显著减小,可提前约40%.     

Coupled microstructural and transport effects in n-type sensor response modeling for thin layers

The chemical gas sensor system of CO detection in a SnO₂ matrix was considered. A model was formulated which incorporated the coupled processes of gases diffusing into a porous ceramic and then participating in surface chemical reactions of adsorption, ionization and desorption. Microstructural properties of the sensor matrix were coupled with the diffusion and surface chemistry processes. The consequent surface chemical state served to partition bulk and grain boundary contributions to the n-type material conductance. Conductivity levels determined both with and without the presence of the target gas, CO, allowed sensor response to be determined as a function of film thickness.This simulation represents a modeling advance as it is the first to couple spatial variation of microstructural properties with diffusing gas species and the attendant surface chemistry and electroceramic properties, to predict sensor response as a function of film thickness. This will serve to be a useful design tool for ensuing materials research work towards improved sensor device development.     

纳米孔Al2 O3修饰Si基氨气传感器设计

针对Si基微结构气体传感器中Si基与敏感材料之间附着性较差的问题,提出在Si基与敏感材料之间引入纳米孔Al2 O3膜形成新型Si基微结构传感器,利用ANSYS分析软件对微结构进行热分析。采用薄膜工艺、光刻工艺、电化学阳极氧化工艺在Si衬底上制成Si基微结构,采用超声波的方法使聚苯胺敏感材料渗入纳米孔Al2 O3膜中制成气体传感器,并在室温下测试了传感器对氨气的检测特性。结果表明：将纳米孔Al2 O3膜移植到Si基上增加了敏感材料的附着性;传感器对响应时间约为40 s,恢复时间约为960 s,灵敏度随着氨气浓度的增加而增大,并且呈现出良好的线性关系。     

电极多孔涂层对ZrO_2氧传感器性能影响

汽车尾气净化用ZrO2氧传感器的外电极表面常有陶瓷多孔层,它可能引起电极极化。用一个单孔扩散障来模拟该陶瓷多孔层,通过伏安曲线的解析和模拟研究,发现气体在陶瓷多孔层扩散受阻散可能导致电极产生明显极化,其极化程度与直流电流、温度、扩散孔几何尺寸等有关。并给出了相应的数学表达式。模拟伏安曲线与实际测量结果能较好的吻合。     

Highly sensitive and fast responding CO sensor using SnO2 nanosheets

A highly sensitive and fast responding CO sensor was fabricated from a sheet-like SnO₂. The SnO sheets were prepared by a room temperature reaction between SnCl₂, hydrazine and NaOH, and they were subsequently oxidized into SnO₂ sheets at high temperature (600 °C). The morphology and size of the SnO₂ sheets could be controlled during the formation of SnO, which influence the sensor response (R_a/R_g) and response time to a great extent. The sensor response of SnO nanosheets to 10 ppm CO was enhanced up to 2.34, and the 90% sensor response time could be reduced to 6 s, which are significantly higher and shorter than those of SnO₂ powders (1.57 and 88 s), respectively. The realization of both a high sensitivity and rapid response were explained in terms of rapid gas diffusion onto the entire sensing surface due to the less-agglomerated and very thin structure of SnO₂ nanosheets and the catalytic effect of Pt.