基于单片机的多参数环境监测仪的设计

针对目前环境监测仪需要使用多台传感器导致布线繁琐、不便安装且功耗较大等问题,提出一种多参数环境监测仪设计方案。该多参数环境监测仪采用MSP430F169单片机,能采集环境中O2浓度、CO2浓度、CO浓度、CH4浓度、H2S浓度、差压及温湿度等信号,通过LED数码管显示,并具有声光报警、数据通信等功能。多种试验表明:该多参数环境监测仪功耗小、稳定性好、操作简单。     

一种两相流浓度测量传感器的仿真研究

在石油,化工等诸多生产领域的生产过程中,两相流各种参数的在线实时测量与控制是生产稳定可靠运行的重要保证,其中相浓度就是一项十分重要的参数;为了避免电容传感器结构对相浓度的影响,设计了一种同轴电容传感器,利用有限元分析软件ANSYS 对其进行了分析,在不同浓度相同流型及相同浓度不同流型两种实验方案下进行了大量实验;结果表明,该结构传感器具有均匀的敏感场分布和较高的灵敏度,而且该结构传感器电容值与流型无关,只与浓度变化有关;因此该结构传感器可应用于气/液、液/液两相流浓度参数检测,具有广阔的应用前景.     

基于无线传感网络的远程水环境中参数实时监测

针对目前水环境污染状况的日益恶化的问题,采用无线传感器网络,通过节点传感器采集水环境中离子浓度、盐度、电导率、温度等参数来实现实时监测。传感器网络节点一跳或多跳方式自组织网络,汇聚节点将传感器网络节点采集的数据通过GSM/GPRS发送至上位机。上位机对数据进行分析处理,实现对水环境中各项参数的实时监测。实验表明该系统具有成本低廉、移植性好、实时性强的效果。     

一种瓦斯抽放多参数巡检仪的设计

设计了一种瓦斯抽放多参数巡检仪,介绍了该仪器硬件和软件的设计及实现。该巡检仪采用传感器采集甲烷浓度、工况流量、管道温度等主要性能参数;参数经AD转换后,通过RS485上传到上位机,用户通过上位机可以直观地分析瓦斯抽放管道的参数。该仪器具有测量精度高、采集通道多的特点,提高了煤矿瓦斯抽采监测的效率。     

双阵列式电容传感器特性研究

针对电容层析成像技术的局限性,提出了新型双阵列电容传感器。利用传感器相邻极板灵敏度不均匀的特点,通过测量相邻极板电容以获得传感器内部局部浓度,重建管道内部传感器截面的相浓度分布。建立有限元模型,对不同电极数的电容传感器结构进行分析,研究了管道介电常数、电极覆盖率等传感器参数对灵敏场不均匀度的影响,得出优化的传感器参数。实验结果显示,该方法可以有效获取传感器截面局部浓度。     

多参数气体检测设备数据处理研究

常用的单气体测量设备只能检测单一气体,进行多参数测量是发展的趋势。该文就多参数检测设备中,传感器信号数据的处理方法做了分析和研究。采用多传感器信号矩阵运算去除气体交叉干扰;针对传感器信号输出非线性的特性,使用最小二乘法进行传感器输出特性曲线的拟合。将上述方法应用到多参数气体检测设备上,进行了相关实验。结果表明,该方法提高了多参数气体检测设备的精度和抗干扰性。     

基于深度LSTM网络的多传感器瓦斯浓度预测模型研究

为充分利用井下多传感器数据源中的有效信息进一步提升井下瓦斯浓度预测模型的预测性能,提出建立一种基于深度LSTM（long short-term memory,长短时记忆）网络的多传感器瓦斯浓度预测模型。首先利用Pearson相关系数法筛选出与瓦斯浓度强关联变量作为模型输入参数,降低输入数据规模与复杂度,并对其进行多变量相空间重构,利用随机搜索算法对LSTM网络超参数进行自动寻优,建立参数最优的多传感器时间序列动态时序预测模型。算例研究表明,相较于常用的时序建模预测算法,所提方法能够更好的追踪瓦斯浓度变化趋势并在单步及多步滚动预测方面,依然具有较好的预测性能。     

基于单片机的温湿度pm2.5检测仪

为让人们了解到空气质量,该设计利用单片机、温湿度传感器和PM2.5检测模块构成的检测仪,可将空气中温湿度、PM2.5浓度数据实时采集。检测仪分为温湿度检测与PM2.5检测两大部分,采用温湿度传感器DHT11检测空气中的温湿度参数,采用粉尘检测传感器GP2Y1010AU0F测量空气中的PM2.5浓度,然后将收集到的信号经过A/D转换为单片机可辨别的信号,最后在液晶显示屏上显示出数据,从而用来监测PM2.5的含量。     

基于多传感器家居火灾报警系统的设计

针对人们对家居安全性方面越来越高的要求,设计了一款基于多传感器的家居火灾监测报警系统。本系统可通过手机端APP远程查看家居参数,如温度、烟雾浓度、湿度、CO气体浓度等信息,主控制器对多个传感器节点测量所得的多种参数进行数据融合判断。当气体浓度超标时,下位机进行现场的声音报警,启动排风扇做紧急处理;上位机(手机端)则进行手机振动与微信公众号消息推送提醒。本系统实现了家居火灾的监测、报警、智能控制等功能,采用多传感器采集,可靠性高。     

基于多传感器信息融合的火灾报警器设计

火灾是人类社会经常遇到的一个灾害,它通常给人民群众带来生命和财产的损失。针对传统火灾报警器参数单一,易出现漏报、误报的问题,本文设计了一种基于多传感器信息融合的火灾报警器;该系统以温度传感器、CO浓度传感器和烟雾浓度传感器测量的现场参数为参考,通过比较器的比较送给单片机进行信息融合,当温度高度设定值时,蜂鸣器报警;在温度高于设定值,且CO和烟雾浓度高于设定值时,蜂鸣器报警并且LED灯闪烁,提示有可能有火灾发生。最终通过对系统的调试实现了对液晶显示器的显示控制和报警器的报警。仿真结果表明了系统能够及时准确的判断是否有火灾发生,具有较强的火灾预测和报警能力。     

气体传感器阵列温度漂移抑制的研究

半导体气体传感器存在漂移问题,温度变化对漂移的影响尤为明显.在气体传感器阵列中,可以加入温度、湿度等传感器,监测其工作环境.实验系统采用恒温箱设定一组温度,制备气体样本20例(两种浓度样本各10例),采集传感器对样本的响应;通过人工神经网络来识别样本;当有误判发生时,在原网络中引入温度传感器的响应值,消除了误判,在一定程度上抑制了漂移,改善了网络性能,验证了该温度漂移抑制方法的可行性.     

Design, fabrication, and testing of VDP MEMS pressure sensors

In this paper, a four-terminal piezoresistive sensor commonly known as a van der Pauw (VDP) structure is presented for its application to MEMS pressure sensing. In a recent study, our team has determined the relation between the biaxial stress state and the piezoresistive response of a VDP structure by combining the VDP resistance equations with the equations governing silicon piezoresistivity and has proposed a new piezoresistive pressure sensor. It was observed that the sensitivity of the VDP sensor is over three times higher than the conventional filament type Wheatstone bridge resistor. To check our theoretical findings, we fabricated several (100) silicon diaphragms with both the VDP sensors and filament resistor sensors on the same wafer so both the sensor elements have same doping concentration. Several diaphragms had VDP sensors of different sizes and orientations to find out their geometric effects on pressure sensitivity. The diaphragms were subjected to known pressures, and the pressure sensitivities of both types of sensors were measured using an in-house built calibration setup. It was found that the VDP devices had a linear response to pressure as expected, and were more sensitive than the resistor sensors. Also, the VDP sensors provided a number of additional advantages, such as its size independent sensitivity and simple fabrication steps due to its simple geometry.     

长周期光纤光栅化学传感器研究进展

阐述了长周期光纤光栅(LPFG)化学传感器的结构与传感机理,介绍了LPFG化学传感器在化学溶液浓度测量方面的应用;讨论了光纤光栅化学传感器的最新研究热点——LPFC薄膜传感器;展望了LPFG化学传感器今后的发展方向。     

Modeling Carbon-Black/Polymer Composite Sensors

Conductive polymer composite sensors have shown great potential in identifying gaseous analytes. To more thoroughly understand the physical and chemical mechanisms of this type of sensor, a mathematical model was developed by combining two sub-models: a conductivity model and a thermodynamic model, which gives a relationship between the vapor concentration of analyte(s) and the change of the sensor signals. In this work, 64 chemiresistors representing eight different carbon concentrations (8-60 vol% carbon) were constructed by depositing thin films of a carbon-black/polyisobutylene composite onto concentric spiral platinum electrodes on a silicon chip. The responses of the sensors were measured in dry air and at various vapor pressures of toluene and trichloroethylene. Three parameters in the conductivity model were determined by fitting the experimental data. It was shown that by applying this model, the sensor responses can be adequately predicted for given vapor pressures; furthermore the analyte vapor concentrations can be estimated based on the sensor responses. This model will guide the improvement of the design and fabrication of conductive polymer composite sensors for detecting and identifying mixtures of organic vapors.     

温湿度对SnO2基CO气体传感器敏感特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SnO2粉体及Pd掺杂浓度比分别为0.2 mol%、2 mol%1、0 mol%的三种掺杂粉体。以制得的粉体作为敏感材料,制成陶瓷微热板式CO气体传感器。在自行搭建的气体测试平台上,测试了各传感器在不同环境温湿度条件下对CO的响应,研究了Pd掺杂浓度对传感器湿度稳定性的影响,探讨了湿度影响传感器灵敏度的机理。实验结果表明:0.2 mol%Pd掺杂器件在不同湿度条件下灵敏度离散度由掺杂前的20.5%降低至8.63%,有效提高了传感器的湿度稳定性。10 mol%Pd掺杂器件在湿度大于50%相对湿度时,对20×10-6 CO出现反常响应,在还原气体CO出现时气敏膜电导减小。     

基于LSCM/3YSZ致密扩散障型极限电流氧传感器的研究

采用固相法制备了LSCM(La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3)粉体。按不同质量比将其与3%-mol氧化钇稳定氧化锆粉体(3YSZ)混合,制备得到系列混合导体。根据热膨张系数、微观形貌等物理特性,选取合适比例的混合导体。采用Pt浆粘合法将其与8YSZ固体电解质叠层制作成致密扩散障型极限电流氧传感器。经测试,使用LSCM质量比分别为60%和70%的混合导体作为致密扩散障时,对应的氧传感器在973 K氧浓度分别为6 000×10-6～2.28%和1.22%～8.01%范围内具有良好的测氧特性,并且极限电流与氧浓度之间存在良好的线性关系;其在不同氧浓度下的响应时间曲线显示传感器重复性好,响应时间约数十秒。     

非分光红外车辆尾气传感器系统设计

非分光红外( NDIR)是一种利用气体对红外光的选择性吸收原理进行气体浓度检测的方法.利用NDIR分析方法,设计一种车辆尾气检测传感器系统,实现对大气中存在的汽车尾气进行检测与分析.该系统使用多窗口红外传感器组合,采用v支持向量回归进行传感器建模.实验结果证明:该检测系统具有测量精度高、稳定性好和便于携带的特点,能够满足车辆尾气测量分析的需求.     

Polyisoprene-nanostructured carbon composite – A soft alternative for pressure sensor application

Latest related research shows natural polyisoprene-nanostructured carbon composite (PNCC) as a promising piezoresistive material for soft pressure sensors. The main advantages of PNCC over conventional sensors are exceptional sensitivity in pressure range from 0.1 to 10 bar and possibility to be embedded into completely soft (hyper-elastic) structures.In this work we have elaborated a completely soft (hyper-elastic) PNCC pressure sensor prototype, made using functional multi-layer approach, when elementary layers of PNCC with different conductive filler concentration are cured together and form a uniform sensor body with integrated soft (hyper-elastic) electrodes. We proposed also a theoretical model to explain the observed positive piezoresistivity and used it for fitting of our experimental results.The prototype system elaborated could be used for counting interface events between sensor and external environmental factor. The achieved result could be a step towards the artificial skin, capable to sense non-destructive interaction with the external influence.     

计算机模拟优化的葡萄糖传感器阵列

介绍一种可植入的葡萄糖传感器阵列的设计和计算机模拟优化。葡萄糖传感器采用固定葡萄糖氧化酶层的氧电极和氧参比电极。考虑到葡萄糖传感器的使用寿命，本设计采用氧电极阵列。用计算机对氧电极阵列的氧电极排列的间距和相互影响进行了计算机模拟优化。考虑到葡萄糖传感器在体植入环境的氧浓度较低，而葡萄糖浓度较高，所以采用特殊的膜的结构，以提高葡萄糖传感器的测量范围，并用计算机模拟优化了膜的结构尺寸。     

钢水成分传感器及其应用进展

本文主要介绍近年来钢水定氧、氮、氢和铁水定硅、硫传感器的技术进步及其应用进展.目前氧传感器的应用已经很成熟,但国产氧传感器在稳定性和测量范围尤其是低氧浓的测定上还应改进.基于氧化锆固体电解质氧浓差电池的铁水中硅、硫传感器也已经实用.基于质谱分析的钢中多气体在线分析为钢中气体的全分析提供了新途径.