多孔电极平板结构的PdPc/H2PtCl6杂化 有机半导体毒气传感器的研究

采用"摸扳法"以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴为原材料,以N ,N二甲基甲酰胺为溶剂,在N₂保护和碳酸钾的催化作用下,合成了酞菁分子碎片,通过质谱分析确定了相对分子质量为243(理论值为243.34),验证了工艺过程的正确性。以共溶技术将分子碎片与氯化钯在正戊醇、DBU作用下合成墨绿色四取代对甲苯氧基PdPc,通过红外吸收光谱分析验证了其吸收峰的测量值与理论值基本吻合,确定了合成反应终产物,进而以一定比例将PdPc 、H₂PtCl₆共溶在甲醇溶液中,在30~50℃下48h杂化合成为有机半导体气敏材料。依据欧姆定律,并以激光微加工、半导体技术设计、制作了多孔电极平板结构,增大电极面积,降低了电极间距,比常用叉指电极结构的电阻降低了10³倍以上,使其电导率接近无机半导体数量级,利于后续电路信号采集。通过电镜观察了多孔电极的微观SEM形貌,确定其为连续、多孔的表面态,气孔在0.1~2μm,既保证了导电,又有透气的特征。以真空镀膜技术将气敏材料形成气敏膜,电镜观察其气敏膜的微观SEM形貌,基本层膜厚2μm,并有0.1~5μm微球结晶体嵌入,分布匀一,呈现继续互融生长趋势。以静态法测量其气敏特性,结果表明传感器对NO₂呈N型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为7.45倍;对NO呈P型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为0.25倍;响应时间为90s。对气体不同的变化规律说明其的气敏机理与气体性能有关。     

基于PdPc-PANI杂化有机半导体气体传感器研究

阐述了以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴、H2PdCl6为原料,在N2保护和碳酸钾的催化作用下,采用"摸扳法"合成酞菁钯(PdPc);以苯胺为原料,在酸性条件和重铬酸钾的催化作用下,采用"共溶蒸馏法"合成导电型聚苯胺(PANI),再通过共溶技术将PdPc和PANI在正戊醇、DBU作用下生成PdPc-PANI杂化有机半导体粉末,再采用平板电极结构结合真空镀技术制成薄膜型气敏传感器.通过TG-DSC确定了成膜工艺条件,电子扫描观察了气敏膜的微观形貌.性能测试表明,传感器对CH2O、NO2和SO2等有毒气体有较好的敏感性和选择性.     

激光散射法悬浮颗粒浓度检测的理论研究

悬浮颗粒浓度是环境污染物浓度检测中一项重要指标。针对空气中悬浮颗粒浓度自动测量的实现方法问题,研究了一种基于激光散射法测量悬浮颗粒浓度的理论方法。确定了以Mie散射原理作为激光散射法测量颗粒浓度的理论依据。在Mie散射的基础上,对悬浮颗粒物的光散射特性进行了理论分析,通过MATLAB软件仿真分析了不同特征参数下的单个悬浮颗粒的散射光强度分布曲线和消光系数曲线,分别得到了散射光强分布与入射光波长λ、折射率m(实部和虚部)、颗粒粒径α之间的关系。结合仿真分析的结果,应用遗传寻优算法对粒径分布进行反演,通过反演结果证明了本方案在理论上的可靠性。验证表明,该研究所设计方法能精确地实现悬浮颗粒物质量浓度的测量,为相关检测仪器的设计提供理论基础。     

超声波相位比较法的风速风向传感器设计

针对自然环境中风速风向的准确识别,利用超声波原理设计了风速风向双参数传感器检测系统.系统中超声波产生以及接收采用频率为213 kHz的超声波换能器,超声波传感器利用超声波相位差法测量风速风向,详细阐述了二维相位差法的测量原理和计算方式,并通过Lissajous曲线验证了该方法的可行性.系统中运用功能相同的数字芯片替换复...     

面向氯气安全监测的无线传感器网络系统

基于无线传感器网络特性,应用传感器技术、无线通信技术和计算机技术,提出了面向氯气安全监测的无线传感器网络系统设计方案.系统采用MSP430F149和CC1101芯片为核心,完成了终端节点和中心节点硬件设计、基于星型拓扑结构的通信协议设计以及PC监测中心监测报警软件设计.无线传感器网络可以快速灵活部署,并且成本较低.系统运行稳定,易于扩展,应用前景广阔.     

一种AIN基热隔离MEMS阵列风速传感器设计

采用微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)技术设计和制作了一种基于氮化铝(aluminum nitride,AIN)基热隔离四阵列热流量风速风向传感器,并同时集成了一个环境温度传感器.在厚度为0.2 mm的AlN基片上通过光刻剥离工艺和激光微加工工艺实现2D微结构风速风向传感器制备.传感器由中间加热器、4个温度探测器和1个温度传感器组成,4个温度探测器之间通过激光微加工刻蚀8个热隔离通孔以减少热传导损失,提高有效热流量交换.通过对传感器的ANSYS仿真及性能测试,验证了设计的合理性及工艺的可行性.分析得出采用热隔离通孔可有效提高4个探测器的灵敏度,降低了加热电极的热传导损失,减小了传感器设计尺寸,提高了设计的集成度.传感器测试结果表明:最大角度差为5°,速度误差小于0.5 m/s.加热功耗为120 mW,响应时间仅3 s.     

氯气检测报警器的设计

提出了一种以LM3S1138 Cortex-M3处理器为核心的氯气检测报警器的软硬件设计.采用恒电位电解式氯气传感器对空气中的氯气浓度进行测量.设计了恒电位电路、信号调理电路、人机接口电路和报警电路,同时采用软件温湿度补偿策略,实现温湿度自动补偿.该报警器测量氯气浓度范围为0～20 ppm,(1 ppm=10-6)测量精度达到0.1 ppm,响应时间＜60 s.具有时间显示,一、二阶报警和报警锁存等功能.可广泛应用于石油化工、造纸、纺织、水处理等场合.     

多孔陶瓷湿度传感器最新研究进展

本文以金属氧化物烧结体为中心,论述多孔陶瓷湿度传感器几何学因素,细孔表面状态和感湿特性之间的有关系及其最新研究成果,湿敏元件是根据大气湿度极大地影响着多孔陶瓷元件电阻的特性。利用陶瓷工艺技术制成,其灵敏度是由细孔结构、表面积以及化学成份决定的。当酸离子占有的表面积远大于0．1nm^2时,在90％RH湿度以下,有效电阻由表面积和细孔的结构决定。当酸离子占有的表面积小于0．1nm^2时,湿度大于40％RH,电阻随酸离子在表面上相互集中的比率增大而减小,采用碱离子来替换细孔表面的酸离子是一种很好的改善湿敏元件灵敏度和稳定性的方法,在较低的湿度领域下,可用超离子导体和铁电体替换金属氧化物陶瓷的方法,来降低电阻。     

纳米技术在半导体陶瓷气体传感器中的应用

纳米技术可获得高活性的气敏陶瓷材料,利用纳米技术的二大效应即表面效应和量子尺寸效应,可使气体传感器的灵敏度和选择性提高,着重地介绍气敏材料纳米化的机理基础,制备方法及工艺控制。     

一种正弦波磁通门传感器激磁系统的设计

针对方波激励磁通门易出现谐波干扰问题,提出一种采用正弦波激励磁通门的激磁系统。给出了总体设计方案,设计了信号发生器,信号调理电路和功率放大电路,并给出了激磁信号波形、频率和电流等关键参数的设计性能指标。搭建了系统测试平台,分析了在不同激磁波形下磁通门传感器的输出波形变化,实验结果表明：应用本系统能够得出正弦激励下磁通门最佳灵敏度的激磁工作频率为16 kHz,在此激励作用下,测试平台测得磁通门传感器的灵敏度是110 V/T。