高压交联聚乙烯电缆绝缘故障多组分气体浓度电化学传感器检测仪的设计与实现

本文在实验室中采用色谱-质谱仪分析交联聚乙烯电缆在不同温度下产生的气体成分.然后根据气体成分分析结果,设计多组分特征气体传感电路,采用检波电路对传感电路输出的微弱信号放大,提升检测灵敏度.最后研制多组分检测样机,搭建实验平台,测试样机的功能与性能.测试结果表明,该样机可准确检测电缆在不同温度下产生的气体组分与浓度,浓度检测灵敏度可达到1ppm.该设备具有质量轻便、操作简单以及分析方便等特点,可对高压电缆进行快速巡检.     

低功耗CO气体检测报警装置的研制

本文介绍了一种低功耗的基于单片机控制的CO气体检测报警系统.它能够利用系统内化学传感器,对空气中CO气体的浓度进行有效的测量,精度为1ppm.当CO气体浓度达到设定值时,该装置会自动进行声光报警.     

怎样选用元器件讲座（二十）：气敏元件

气敏元件,有人称之为“电子鼻”,实际上它是一种气敏电阻器,其阻值随被检测气体的浓度(成分)而变化。气敏元件是一种“气一电”传感器件,它能将被测气体的浓度(成分)信号,转变成相应的电信号。气敏元件有N型和P型之分。N型在检测可燃气体的浓度时,其阻值随气体浓度的增大而减小;而P型元件的阻值随气体浓度的增大而增大。气敏元件主要是采用二氧化锡(SnO_2)等金属氧化物半导体制成。取材和掺杂决     

可调谐半导体激光吸收光谱学测量甲烷的研究

甲烷是天然气和矿井瓦斯等多种气体燃料的主要成分,由于其易燃易爆的特性,瓦斯爆炸一直困扰着天然气站和煤矿的安全生产.可调谐半导体激光光谱(TDLAS)技术是近年来发展起来的一种新型的气体检测方法.它具有灵敏度高、精度高、选择性强、响应快速等突出特点.波长调制光谱(WMS)技术是TDLAS技术中一种重要技术.利用WMS技术检测在大气压下、浓度从0.04%至10%的甲烷气体的二次谐波(2f)信号,并证明了在该浓度范围内2f信号幅值正比于甲烷的浓度,为工业中甲烷气体的浓度监测提供了一种新的检测方法,并为集成甲烷监测仪器提供了理论及实验的依据.     

基于MSP430F149的无线环境监测传感器系统设计

为了提高环境参数采集的自动化水平,提升效率,设计了无线传感器系统.本系统运用了传感器技术、通信技术和单片机技术,实现了对环境温度、湿度、光照度以及可燃性气体浓度等参数的检测.它能够实时地与上位机进行无线通信,满足对环境参数实时监测的要求.     

TGS4160新型二氧化碳传感器

空气中的二氧化碳浓度直接影响人体健康,所以人们常用二氧化碳传感器来监测和控制环境空气的质量。TGS4160新型二氧化碳传感器具有长期稳定性好、检测灵敏度高、湿度依赖性低等优点,本文结合二氧化碳对环境的影响来介绍它的应用。     

基于声学谐振腔的新型瓦斯气体传感器的研究

主要论述了一种新型的声学谐振腔的瓦斯气体传感器.从分析声学谐振腔的物理特性人手,将声学谐振腔的声速、声压与RLC电路的电流、电压相对照,进行严密的数学推论,建立了声学谐振腔检测瓦斯浓度的数学模型.通过实验验证了声学传感器检测瓦斯气体的合理性和正确性.该传感器可用于煤矿作业中的瓦斯气体的检测.与传统气体传感器相比,该传感器具有使用寿命长,检测速度快,检测精度高和功率低的优点,克服了传统气体传感器采用化学反应原理的缺陷,有力地保证了在煤矿作业中瓦斯检测长期连续精确地进行,为安全生产提供保障.     

可检测有害气体的微纳电离型传感器的研究

有害气体浓度超标无时无刻不影响着经济效益和人类生命财产安全。为了准确测出这些有害气体的浓度,提出了一种新型检测技术,该技术通过对微纳电离型传感器的设计和制造实现。在室温常压、相对湿度70%的实验条件对多个浓度的苯、甲苯气体展开了测试,并基于特征噪声强度识别气体的浓度,构建了对应的识别模型。实验结果表明：传感器对有害气体检测时测量值和真实值的拟合度可达99%以上,体现了较高的检测精度,且在检测有害气体时传感器处于可逆电离平衡状态,重复性良好,不需要进行预热、安全无毒,因此适合于应用到苯类气体的检测中,能够满足效率、精度的要求,具备了一定的实用性。     

GIS中HF气体检测用TDLAS传感器的设计及吸附实验

HF气体是气体绝缘封闭开关设备(GIS)中SF6气体的重要分解产物,是评价高压组合电器微水环境及故障隐患的重要指标,因此对HF气体的检测意义重大。采用分布式反馈激光器(DFB)的可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的传感器来实现对GIS气室中HF气体的检测。设计了激光信号发射及接收电路,实现对发射激光信号的调制及对激光器温度的控制,并对探测输出信号进行动态放大及电压跟随,进一步提升系统的稳定性及灵敏度。搭建实验系统,对304不锈钢(SUS304)、聚四氟乙烯(PTFE)及偏聚二氟乙烯(PVDF)等3种材质光程池进行气体吸附实验,不同进样次数对应的谐波幅值指数拟合结果显示吸附饱和后二次谐波幅值基本保持不变,趋近恒定极值,一阶指数拟合相关系数R2分别为0.995、0.996、0.997,PVDF进样3次后达到吸附饱和,气体测试的响应时间为3 min,性能最优。吸附机理分析SUS304吸附过程中静电引力起到关键作用,而PVDF及PTFE材料微孔结构发达,Vander Waals force起主要作用。HF气体校准实验显示气体浓度与二次谐波幅值的线性关系良好,拟合系数R2为0.9985,浓度反演的最大绝对误差为-0.83,最大相对误差为-2 %,检测下限为0.85 ppm。综上,设计了用于GIS气室中HF气体检测的TDLAS传感器,实验验证了PVDF材质光程池在吸附时间及检测精度等方面的优势,并从物质结构角度对吸附机理进行了分析。     

TGS4160新型二氧化碳传感器

空气中的二氧化碳浓度直接影响人体健康．所以人们常用二氧化碳传感器来监测和控制环境空气的质量。TGS4160新型二氧化碳传感器具有长期稳定性好、检测灵敏度商、湿度依赖性低等优点．本文结合二氧化碳对环境的影响来介绍它的应用。     

微粒传感器

在科研和产业部门,人们往往需要迅速、方便地测定微粒的浓度.微粒有多种形态,大体上可分为气相中的微粒和液相中的微粒两种.前者有烟雾、尘埃等;后者有细菌、悬浮粒子、血球等.在有些情况下,希望能够准确地计数,如血球计、尘埃计数计等.有些时候,希望能够给出一个阈值,如火灾报警器等.微粒传感器由于所检测的对象、检测目的而有相当的不同.本文将对各种微粒传感器作一个综合介绍.虽然微粒传感器与化学成份传感器有某些类似之处,但从测试机理来看,前者为物理检测,测试对象与传感器之间很少发生化学反应.表1为各种微粒传感器的特性.     

基于虚拟气体传感器阵列的肺癌检测电子鼻

提出了一种无创电子鼻诊断肺癌的新方法.该方法结合虚拟声表面波(SAW)传感器阵列的概念和图像识别方法,对肺癌病人、正常人和老慢支病人的呼出气体进行了检测,确定11种挥发性有机成分(VOCs)为肺癌特征气体.此外,在细胞水平上进行研究,证明了肺癌细胞培养液中存在的特征性VOCs是肺癌细胞新陈代谢的产物,可以作为判定特定肺癌细胞的依据,为确定肺癌病人呼吸中的特征性气体提供病理根据.     

检测天然气中H2S气体浓度的光子带隙光纤传感器

为消除光源不稳定、光电器件的热零点漂移以及零 点漂移对测量准确度的影响,基于差分吸收检测法,设计一种检测天然气中H₂S气体浓度 的高稳定性、高灵敏度的光子带隙传感器。为提高系统响应,采 用4段串联的空芯光子晶体光纤(HC-PBF)作为气体传感探头。对不同组分浓度 的H₂S和CO₂气体进行了检测,结果表明,系统响应时间为53s, 测量灵敏度可达2×10－6 mol/L。     

基于GWO-BP神经网络补偿的SF6红外气体传感器

为实现电力系统中SF 6气体的有效监测与控制,本文基于非色散红外原理(NDIR),设计了一种SF 6气体传感器。但是,在实际的测量中,环境的温度与气压差异性容易影响SF 6气体浓度检测装置的检测精度,因此需要采取适当的方法消除环境引起的测量误差。本文采用灰狼智能优化算法—误差反向传播(GWO-BP)神经网络对环境温度与气压变化引起的测量误差进行了补偿,并与其他补偿方法作了比较。分析得出:进行补偿后的浓度数据在0~2000 ppm范围内误差为±15 ppm,满量程误差为0.75%FS,有效提升了传感器的测量精度与稳定性。相较于电路补偿法,该方法有更高的测量精度,并且降低了传感器的体积和成本。     

基于声波衰减的六氟化硫浓度无线传感器

基于声波在气体中传播时的声波衰减原理,提出了无需参比通道的单通道六氟化硫(SF6)浓度声学检测方法.该方法把理论计算出的声波经空气中的检测通道衰减后的声压值作为参考值,并实测声波经检测通道衰减后的声压值,用两者的比值作为SF6浓度的表征参数,计算相应的SF6浓度.对该方法进行了理论推导和数值仿真,并应用CC2430的Zigbee无线片上系统(SOC)设计了SF6浓度无线传感器节点.数值仿真和实验结果显示,在SF6浓度比较低时,声压参考值与实测值的比值跟SF6气体浓度之间保持较好的线性关系,验证了基于声波衰减原理的单通道SF6浓度无线传感器节点的有效性.     

基于微纳电离的有毒有害气体传感器

为了有效避免有害气体浓度的超标对经济效益和人类生命财产安全造成损害,提出并设计了一种新型检测方法,通过对微纳电离型传感器进行一系列的测试,设计的传感器展现了较强的抗弯能力及较快的响应-恢复能力。在室温常压、相对湿度75%的实验条件下,对多个浓度的苯、甲苯气体展开了测试,并基于特征噪声强度识别气体的浓度,构建了对应的识别模型。实验结果表明：传感器对有害气体检测时的测量值和真实值的拟合度可达99%以上,体现了较高的检测精度,且在检测有害气体时传感器处于可逆电离平衡状态,重复性良好,不需要进行预热、安全无毒,因此适合于应用到苯类气体的检测中,能够满足效率、精度的要求,具备了一定的实用性。     

无线酒精气体传感器节点的设计与实现

针对酒精气体浓度检测以及如何将信号实时地传输到监测点等问题,结合智能传感器的设计思想,提出了一种基于无线通信技术的酒精气体传感器节点的设计方法.介绍了该酒精气体传感器节点的工作原理、设计方案,详细描述了系统的硬件设计、软件架构及实现方法.测试结果表明:该系统性能稳定可靠,实现了对酒精气体的实时监测.     

基于微纳光纤模式干涉仪和石墨烯薄膜的氨气传感器

将单锥微纳光纤模式干涉仪和石墨烯相结合,实现了一种高灵敏度的光纤式氨气传感器,其利用石墨烯的特异性吸附效应及微纳光纤结构的高灵敏度传感特性,通过检测干涉光谱的漂移量实现了对氨气浓度微弱变化的检测.对不同组传感器进行了对比分析,结果表明当光纤直径为3.4μm时最大检测灵敏度为10.8 pm/ppm,与文献中采用其它光纤结构所报道的结果相比几乎提高了一倍.该传感器具有结构简单、易于实现及灵敏度高等优点,在危害气体浓度报警和人体健康检测等领域有潜在的应用前景.     

模式识别技术在传感器中的应用

<正> 一、引言 随着传感器的应用日益广泛,传感器的选择性与多功能化问题显得越来越重要。为了得到高灵敏、高精度的敏感器件,就要研究传感器对被测参量(物理量、化学量和生物量)的选择性,即从多个敏感参量中选择出所需的被测量;为了检测同时存在的几种参量(例如工作环境的温度与湿度,气体的成分与浓度和流体的流量、温度与压力等等),就要研究传感器的多功能化。同时,对传感器多功能化的研究,又能促进单一功能传感器性能的提高。     

矿井内CH4与CO2双组分NDIR传感器的设计与实现

为了实现对矿井有害气体的有效监测和控制,本文基于非色散红外(NDIR)原理,设计了一种双组分气体传感器。重点提出了一种反射式气室,然后利用光学仿真软件LightTools对腔体内的光线传播方向进行了光线追迹分析,并对到达探测器4个接收面的光强分布进行了模拟分析,验证了该气室的可行性与优越性。在器件上选用电调制红外光源和热释电探测器,由单片机处理电信号并输出气体浓度信息,大大提高了检测精度。实验结果表明,该传感器能够准确检测0～2000 ppm范围内的甲烷与二氧化碳气体浓度,满量程精度可达4.5%。可以满足矿井内甲烷、二氧化碳气体浓度检测的需要,具有广阔的应用前景。