高灵敏度氢气传感器的开发应用——用AVR单片机开发氢气浓度检测仪

CWRU氢气传感器是一种具有选择性好灵敏度高的传感器。它能工作于100℃以下，可在惰性气体（无须氧气存在）的环境下工作，但其温度稳定性需要加热控制电路来解决。本人用AVR单片机和该传感器相结合，很好地解决了温度稳定性的问题。开发出了性能优良的氢气浓度检测仪。     

基于声谐振驱动的氢气流量检测系统设计与实现

氢气在空气中的爆炸极限浓度较低,当前电化学传感器氢气检测中容易受到电磁干扰引起爆炸,安全系数低;设计并实现了一种基于声谐振频率驱动的氢气流量检测系统设计方法,通过检测不同浓度的氢气通过传感器后引起的传感器谐振频率的变化反应氢气的浓度变化,系统基于S3C2410模块设计,设计了外围的信号调理电路,对芯片进行了Linux系统移植,安全性和准确性都有很大提高;最后进行仿真实验,实验工具包括传感器与探头,芯片搭建的硬件电路,USB数据采集卡;型号分别为1%,2.54%,3.05%,4.1%的经过国家标准检验的氢气,型号为0.513%的一氧化碳,型号为100%的二氧化碳与氧气;实验结果表明,系统能在10s内对超浓度的氢气流量监控报警,误差在小于0.015,不同的交叉气体下系统的氢气流量检测准确度高达98%,具有很强的实用性。     

薄膜氢气传感器的数字PID控温系统设计

针对电阻式薄膜氢气传感器对工作温度的需求,本文设计了一种基于嵌入式的数字PID控温系统。系统采用铂电阻高精度测温电路,MOS驱动电路控制加热电阻,通过单片机执行数字PID控制算法,调整PWM占空比实现氢敏芯体温度的高精度控制。试验结果表明,氢气传感器的调节时间为130 s,控温精度为±0.1℃,满足氢气传感器的应用需求,具有重要的实用价值。该系统具备电路结构简单、响应速度快、控温精度高等优点。     

级联长周期光纤光栅氢气传感器

为了监测某些特殊研究领域内狭小密闭空间里的氢气气氛,以防止氢气泄漏对产品和人员产生危害,研究了一种表面镀钯银合金（Pd-Ag）膜的级联长周期光纤光栅氢气传感器。本文简要介绍了检测原理,通过初步实验获得不同氢气浓度下的透射光谱,分析了对应的干涉条纹对比度变化规律,实验结果表明设计的传感器对氢气浓度具有明显的响应特性可以用于监测氢气。     

陶瓷共烧结极限电流氧气传感器

利用陶瓷共烧结技术研制了一种极限电流氧气传感器.这种传感器为一体式结构,制作工艺与传统工艺相比,无需玻璃封接工艺,就能实现良好的性能,提高了产品的可靠性,并大大降低了制作成本.所制得的传感器敏感芯体尺寸为4mm×7mm,厚度仅为0.4mm,并形成一个厚度约为50μm的内腔室,扩散孔直径约lOμm.传感器性能通过实验验证,功耗可以达到1.8W以下,能够测量体积分数为0%～90%的氧气,响应时间低于10s,测量误差在0.8%以内.     

（中国微米纳米）一种新型宽氧阈低功耗氢气传感器系统的研制

设计开发了一种基于MEMS技术的多通道氢气传感器系统,利用LabVIEW虚拟仪器平台对传感变送信号进行采集、存储、处理和数据分析.敏感材料分别选用n型半导体和p型半导体共6种掺杂金属氧化物,传感器件采用平面光刻及硅微加工工艺,集成了加热、测温及敏感等功能,功耗小于20 mW;传感器系统可实现0~1%范围内氢气的检测,且适用于常量氧及低氧条件下的氢气检测,有望在航空航天、国防领域及公共安全等方面得到广泛应用.     

基于LabVIEW的燃料电池监控系统

研制了一种9 kW PEMFC燃料电池监控系统,采用工控机和基于LabVIEW的软件平台,实现了燃料电池的氧气供应系统、氢气供应系统以及风冷系统的控制和监测,并以图形化的方式动态显示燃料电池系统的工作状态并进行报警处理.     

基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器研究

研制了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器。采用锁相放大技术,通过测定传感器探头的荧光滞后相移来测定氧气的浓度,该传感器响应时间快,抗干扰能力强,具有较高的检测精度、较好的重复性和稳定性。     

光纤法布里珀罗氢气检测技术

实现对密闭容器内的微量氢气进行快速准确的测量,对提高产品的贮存安全性有重要意义,为此开展了一种具有实用性的新型光纤传感器研究.介绍了基于溅射钯银合金膜的非本征法布里-珀罗光纤氢气传感器系统的工作原理.通过应力传递过程的分析,建立了法布里-珀罗腔腔长变化与氢浓度关系的数学模型,并推导出传感器灵敏度计算方法.实验通过在一定浓度下研究该传感器的氢响应特性,证实了该氢气检测方法的可行性,并且其理论模型与实验结果吻合较好.     

基于MOEMS的微型数字太阳敏感器

结合CMOS APS图像传感器与MEMS工艺的优势,研制了一种适用于微纳卫星的两轴数字太阳敏感器,在保证测量精度的同时,减小了系统的体积与功耗.其光学系统由CMOS APS图像传感器和MEMS工艺制作的孔阵列结构光学引入器组成,提高了敏感器的分辨率,扩大了有效视场的范围.利用太阳模拟器对数字太阳敏感器进行了测试标定,结果表明,在120°圆锥全视场范围以内,1σ精度优于0.035°.     

高精度温湿度传感器SHT2x的应用

介绍了基于STC11系列单片机和Sensirion公司新一代高精度温湿度传感器SHT2x的温湿度数据采集系统的设计。SHT2x完全标定,具有精度高、功耗低、稳定度好、体积小和数字输出等特点,非常适合于在便携和移动设备中对温度和湿度进行监控。     

基于多传感器融合的微型智能综合体研究

电力系统中的配电室会受到氧气、SF6和温湿度等因素的影响,可能导致无法正常运行等电力系统故障,实时监测配电室中的气体、温湿度,以及电缆等的水浸状态很有必要性。本文提出了一种传感器智能综合体技术方案,智能综合体集成各种不同的传感器,实时监测配电室环境中的氧气、SF6、臭氧气体的含量,还能实时监测电缆通道、管沟,以及管廊的水浸状态,监测数据通过2.4GHz无线通讯传输至上位机,部分数据直接就地显示。该微型智能综合体具有低功耗、响应快、体积小、智能化等特点,可应用于多种不同的配电室场景。智能综合体对SF6、温度,以及水浸水位状态的检测具有较高精度。     

温湿度及加速度信号在线监测低功耗无线传感系统设计

提出一种用于在线监测工业设备自身振动信号和工作环境温湿度的低功耗无线传感器的模块化设计方法。该无线传感系统采用低功耗单片机MSP430F5438作为核心控制单元,由振动加速度检测模块、温湿度模块、射频通信模块、串口通信模块及供能模块构成。主要研究了采用高集成单元器件以低功耗运行的工作方式,实现振动信号和工作环境温湿度参数监测的设计方法,以及使监测系统满足低功耗和性能监测要求的系统的各个模块的工作模式（包括时序）和电源管理模式。使监测节点在满足在线完成实时监测以及信号传输等性能要求的基础上,降低系统功耗延长系统节点采用电池供电的寿命要求。     

基于nRF24L01智能环境监测系统设计

本文是基于短距离无线收发nRF24L01芯片,温湿度传感器DHTll以及单片数字照度传感器BH1750模块,以低功耗、通用性强的单片机STC89C52为微控制器,设计的一套满足实际应用需求的无线传感器网络环境监测系统.实践证明,该系统能对室内环境进行实时监测,而且只需对终端节点进行扩展就可应用于不同场合,相对于传统常规有线传感器监测系统和已有的无线传感器网络监测系统具有成本低、易布置、扩展性强、低功耗等优点,具有较高的实用价值.     

基于PIC单片机的温湿度记录仪设计

本文介绍了以PICl6F688型低功耗单片机为控制器的温湿度记录仪的设计与实现,采用数字式传感器对温湿度进行测量,并将所测量数据实时存入外部存储器EEPROM（24L C512）中。系统采用3V锂电池供电,采集数据间隙系统处于休眠状态,降低了系统能量消耗。开始记录数据之前,采用VB设计操作软件通过计算机串口对记录仪参数（记录时间和开启记录仪方式）进行设置,测量数据时可脱离上位机单独运行。该记录仪具有稳定可靠、体积小、量化误差小、响应速度快、便于携带和适用面广等特点。     

ZigBee的无线传感闭环监控系统设计

采用TI公司的CC2530Z igBee芯片为核心单元,基于ZigBee的点对点通信模式,设计并实现了一种低成本、低功耗、可靠、实用的无线传感闭环监控系统。该系统能够全面监控感知区域的温度、湿度、光强、火焰、可燃气体浓度等参数,并可设置安全临界值,一旦环境条件超出临界值,开启自动闭环控制。     

基于WiFi的室温氢气检测系统的设计与研究

为了提高氢能源及相关领域中对氢气泄漏的在线监控水平,采用基于MoO3纳米线的室温高性能半导体氢敏元件作为传感探头,以基于Cortex-M3内核的32位低功耗微控制器STM32F103VCT6为主控芯片,采用WiFi终端为客户端,利用路由器组网并以上位机做服务器,通过AT指令和TCP/IP网络传输协议等技术,结合Labview软件平台开发可视化控制和测量结果显示界面,组建了一套包含数据采集、泄漏报警、氢气浓度显示等多功能的氢气泄漏无线监测系统。该系统可通过采集环境中的温、湿度信号对传感探头检测结果进行校正,从而实现大气条件下对待测环境中氢气含量的准确监测,具有低成本、低功耗、响应速度快、监控距离远、组网简单等优点,其无线传感模式可解决产氢、用氢领域传感系统布线困难的问题,还可根据实际需要改变传感器节点的数量和客户端用户界面,具有较强的扩展性。     

无线温湿度测量传感器网络设计

无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,可用于特殊环境实现信号的采集、处理和发送;文中介绍了一种无线温湿度传感器网络的设计,以PIC单片机为核心,利用集成湿度传感器和数字温度传感器设计出了温湿度传感器网络节点的硬件电路,并通过无线收发模块与控制中心通信,讨论和提出了传感器节点的低功耗设计以及数据通信的可靠性方法;该系统稳定性好,通信效率高,可广泛应用于环境检测.     

基于ZigBee技术的温湿度监控系统

提出了一种新的基于ZigBee无线传感器网络的温湿度监控系统的实现方案,并阐述了系统的总体设计,包括节点的软件设计和硬件设计。系统采用CC2530射频芯片及SHT10数字温湿度传感器,在ZigBee Pro协议栈的基础上进行应用开发。实验测试表明,基于ZigBee无线传感网络的温湿度监控系统具有低成本、低功耗、网络容量大和采样点布置灵活的优点。     

多功能温湿度表的研制

介绍了一种以半导体工艺制作的高分子薄膜电容式湿度传感器,以热敏电阻器为温度传感器,以高度集成化的专用芯片为后续电路,配以自行开发软件的智能化多功能温湿度表。该产品性能稳定、功耗低、价格廉,具有数字显示温度、湿度及时间的功能。