半导体气体传感器的原理和应用

日本知名化学传感器专家江頭诚教授应上海师范大学电化学研究室邀请,于1990年6月间来华访问、讲学,并与中科院上海硅酸盐研究所、上海冶金研究所及上海师大、复旦大学等单位的科技人员进行了座谈、交流。现由上海师大章宗穰同志将江頭诚教授提供的讲演提纲译成中文,并将江頭诚先生近期的有关工作摘要也附在文后,供本刊读者参阅。     

半导体碳氟化合物气体传感器开发

碳氟化合物具有多种用途,如添加剂、冷冻剂、清洁剂等.对碳氟化合物的探测主要是两个方面的需要:探测电冰箱、空调器等中的碳氟化合物泄漏状况;控制碳氟化合物在大气中的含量.     

半导体气体传感器的选择性研究

本文简述了半导体气体传感器的原理、特点与应用，介绍了改进半导体气体传感器选择性的方法以及取得的研究进展。     

气体传感器标定配气系统设计

在气体传感器研制过程中,为了经济可靠地配置低浓度的标准气体样本,组建一套高精度实用化标定配气系统。本文简要介绍了系统组成和测试原理,并依据实际配气步骤推导出配气浓度公式。理论分析了系统不确定度,并通过标定试验表明配气装置实际偏差在2%内,满足设计要求。该系统还可满足工业应用和科学研究中标准气体的需求。     

气体传感器中半导体激光器的温度控制

不同气体分子由于其特征结构不同,对应于不同的吸收光谱,通过气体对特定波长光的吸收,形成了光谱吸收式气体传感器。在光谱吸收式气体浓度检测系统中,保证半导体激光器输出光波长的稳定性是最为重要的,而激光器的温度是影响输出波长的主要因素之一。目前,通常采用激光器内部的热敏电阻器作为激光器温度的测量依据,但受到激光器结构的限制热敏电阻器不能精确快速地指示激光器的温度,影响了检测系统的正常工作。为了解决这个问题,通过对垂直腔面发射半导体激光器应用的分析,在原有热敏电阻器的基础之上,加入对激光器输出波长的监测,形成了热敏电阻器与输出波长的双重检测的温度控制方案,改变传统的仅有热敏电阻器单参数的温度控制方案,形成双参数的数字PID控制决策,实验结果表明:光源温度偏差可以控制在0.01℃以内,进一步提高了光学气体传感器的工作稳定度。     

旁热式半导体气体传感器的特性及其影响因素

旁热式半导体气体传感器近年来的研究与应用越来越广泛,成为气体测量领域的重要工具。本文着重介绍旁热式半导体气体传感器的技术参数,使用特性及其影响因素。为用户提供科学的依据。     

半导体氧化物气体传感器测试新原理与方法

本文基于半导体氧化物的气体敏感机理,提出对其测试的新原理和方法,通过试验发现,这种动态测试方法不仅能提高半导体氧化物的选择性和稳定性,而且能从混合气体中分辨出特定的气体成分,判断出大致的逍度。用这种方法,同一种气体传感器通过不同的测试手段可以检测不同的气体。     

半导体场效应型气体传感器的研究现状与未来

集成技术在未来传感器制作中起重要作用。综述了与集成工艺兼容的半导体场效应气体传感器的研究现状与未来发展。     

气体传感器试验分析系统

在分析研究了电子鼻的基本原理和系统组成的基础上,建立了气体传感器(7ST/F,7NDH)流量静态数学模型和试验分析测试系统,对其输入-输出特性进行了试验测试,并用Matlab对试验数据进行了分析与研究。通过试验,验证了模型的正确性及分析测试系统的通用性,获得了具有应用价值的结果,为后续的模式识别技术和人工神经网络技术的应用打下了基础。     

传感器微机标定系统研究

阐述了传感器静态特性微机标定系统的结构、测试方法、特性测试的试验数据处理及被标定系统的性能指标判断。标定结果表明 ,用微机标定系统测试传感器的静态特性 ,比用其他手段测试更精确、快捷、方便。     

基于FPGA的多路矿用气体传感器智能调校系统

矿用气体传感器因煤矿安全被大量使用,国家规定必须定期进行调校,目前的传感器调校系统可同时对5-8台传感器进行调校,针对大中型煤矿生产过程中需要调校的矿用气体传感器数量大、调校耗时长的现状,提出了一种基于单片机与现场可编程门阵列（FPGA）的64路气体传感器调校系统,介绍了系统的整体设计并详细阐述了该系统的气路控制模块和传感器输出信号采集模块,使用Verilog语言在QuartusⅡ工具中实现FPGA的逻辑设计、仿真和综合。结果证明：该系统能有效地完成对64路气体传感器同时调校的目的,很大程度节省了人力消耗,提高了调校效率,节约了调校时间。     

SnO2基半导体气敏元件低温特性研究

通过对某厂生产的SnO2基烧结型旁热式半导体气敏元件在-10～-40℃时气敏性能进行的实验研究,得到了其低温时的一些特性.实验结果拓展了其在低温情况下的应用,为进一步开发利用SnO2基气敏元件提供了条件.     

MEMS气体流量传感器的简易流量测试装置

为了完成所研制的MEMS气体流量传感器样品的流量测试与标定,设计制作了一种由标准流量发生器和传感器信号读出与数据采集电路组成的简易流量测试装置。标准流量发生器由注射器和可更换的砝码组成,利用不同的砝码配重,在注射器出气口产生合适的恒定气体流速。通过理论分析和Ansys有限元数值仿真,验证了简易标准流量发生器的可行性。传感器信号读出与数据采集电路基于内建多路A/D转换器的单片机实现,具有传感器加热电阻器的恒温控制、流量信号的数字检测和显示的功能。采用该简易流量测试装置对自行研制的MEMS气体流量传感器进行了流量测试与标定,获得了待测器件的标定参数、传感器流量测量的绝对误差和相对误差。     

基于三种通讯方式的纸张恒张力卷绕系统设计

针对高校实训要求,采用西门子S7-300系列PLC与变频器MM440,设计了具备Profibus-DP总线、USS串行总线和模拟量3种通讯方式的教学型纸张恒张力卷绕控制系统.描述了系统的结构,阐述了系统的控制方案,给出了针对3种通讯方式的系统硬件设计,采用编程组态软件Step7完成了系统的软件设计,并利用触摸屏对系统进行人机界面组态,实现了系统的人机信息交互.最后对系统进行调试,给出了系统运行时张力监控界面,证实了该设计的可行性.     

变系数PID控温系统在半导体气体传感器中的应用

提出了一种用于半导体气体传感器的温度控制电路,包含键盘输入、液晶显示、温度采集、数控调压等模块,采用变系数PID算法实现对降压模块输出电压的调控,控制气敏元件的温度.实验表明:与恒压加热和常规PID控温相比,变系数PID控温的调节时间短、超调量小,具有较强的抗干扰能力.350℃加热时,与恒压加热相比调节时间从234 s缩短到了6 s,当环境温度从30℃变化到50℃时恒压加热敏感元件温度上升9℃,而改进后温度变化不超过0.3℃,是一种很有潜力的半导体型气体传感器控温系统.     

气体流量计远程校准系统研究

为了探索气体流量计的校准方法,对其远程校准技术进行了研究.阐述了量值传递和远程校准的原理,设计了系统架构,研制数据采集终端,开发校准软件平台,并建立了实验系统,进行了实验.结果表明:数据采集终端与平台通信良好,数据能实时准确传送,校准平台对实验系统内仪表进行校准,得到该远程校准系统的扩展不确定度为0.52％(k=2),系统具有实际应用的可行性.     

MEMS光声气体传感器光声腔的研究

光声气体传感器在微量气体探测方面具有许多优势,光声气体传感器的MEMS化可降低成本,提高传感器性能,具有重要的实际意义.依据光声传感器的原理,结合MEMS加工技术,研究制作了一种光声腔,同时,进行了一定的理论模拟,为实现光声气体传感器的MEMS化打下重要基础.     

渔用投饲机计重投喂系统设计

渔用投饲机采用定时的方法投喂,无法掌握定时区间内的投饲量。介绍一种投饲机的计重投喂系统,其特点是能快速对投饲机进行实时称重,计算投喂的饲料量,达到要求时投饲机停止工作。硬件上采用称重传感器并联的方式感知重量,采用可编程逻辑控制器（ PLC）执行控制。软件上使用GX Developer进行梯形图编程。最后对其进行测试,结果表明：系统计重效果良好、稳定可靠。计重投喂系统符合未来精准养殖生产的需要,具有广阔的市场前景。