几种常见气体传感器的研究进展

气体传感器日渐发展,其应用的范围越来越广,特别是在环境质量检测和工业生产过程安全检测、保障人民的生命安全等方面越加广泛.简要介绍了各种气体传感器的工作原理,并对常见几种有毒性气体(一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫及氮化物)和可燃性气体(氢气、甲烷)的各种类型传感器的研究进展和工作机理以及敏感材料进行了介绍,同时对MEMS工艺制作气体传感器进行了展望.     

热催化气体传感器的特性分析及其设计原则

热催化气体传感器的输出受诸多因素的影响,从理论上分析其输出特性有助于传感器的优化设计和性能评估。从一个热催化气体传感器的典型结构和热催化气体敏感机理出发,应用热平衡方程和热敏电阻的电阻温度关系推导了传感器输出与被测气体浓度、催化反应速度、工作温度以及传感器结构尺寸等之间的定量关系。从推导过程中的诸多假设,得出了热催化气体传感器设计时应遵循的一般原则。     

WO_3气敏薄膜的膜厚对气体响应时间的影响

用简单的模型分析了薄膜气体传感器敏感材料的膜厚对气体响应时间的影响,该模型适用于分析WO3薄膜气体传感器的敏感特性。薄膜气体传感器的敏感特性依赖于气体原子在薄膜内的扩散和与气敏材料的响应;而气体原子在薄膜内的扩散是由薄膜厚度决定的。经过推导得出理论上WO3薄膜对NH3的敏感特性,并将其与实验所得的数据进行比较。最后,给出了WO3薄膜气体传感器的气敏特性与气体在其膜内扩散和膜厚的关系。     

基于TiO2的气体传感器研究进展

气体传感器在石油化工、环境监测、航空航天等领域有着广泛的应用。由于具有独特的物理化学性质,TiO2被广泛用于气体传感器敏感材料的研究。综述了基于TiO2气体传感器的研究进展,并重点就H2,NH3,H2 S,CO和NO2五种常见的气体进行了阐述。从基于TiO2气体传感器的材料制备、传感性能、传感机理和存在的问题等方面进行了讨论,并指出了基于TiO2的气体传感器发展趋势。     

半导体气体传感器敏感机理的研究进展

为了改进半导体气体传感器的选择性,研究人员利用四极质谱仪、气相色谱、阻抗测试、XPS等检测手段对半导体气体传感器的乙醇、硫化氢、氯气、一氧化碳、氢气、含氮化合物和有机烷烃等常见检测气体的敏感机理进行了研究,取得了一些进展。对研究所得结论和理论模型进行了概述,并提出了今后的研究方向。     

基于人工神经网络的电子鼻对混合气体检测研究

在简要概述电子鼻系统原理的基础上,分析人工神经网络模式识别的特性、结构和识别原理,阐述一种基于人工神经网络的混合气体检测方法.结果证明通过人工神经网络的模式识别和气体传感器阵列技术相结合,能够有效地解决气体传感器阵列的交叉敏感问题,从而实现对混合气体的定性定量检测,并且拥有广泛的应用前景.     

甲醛气体传感器研究进展

甲醛是室内主要气体污染物之一,严重危害人类身体健康.因此,开发高灵敏度和选择性的甲醛传感器显得非常重要.综述了近年来甲醛气体传感器的研究进展,从甲醛气体传感器敏感材料的制备、传感性能和存在的问题等方面进行了讨论,并指出了甲醛气体传感器的发展趋势.     

MEMS微型NO2气体传感器的研究

采用MEMS技术制作了硅基微型NO2气体传感器,选用高分子金属酞菁聚合物酞菁铜作为敏感膜,从半导体理论出发解释了酞菁铜的敏感机理。阐述了该传感器的结构与工艺流程,并测试了传感器的气敏特性、温度特性、响应时间和恢复时间等敏感特性。实验结果验证了酞菁铜对NO2气体的敏感性,该传感器可以检测到10^-6量级的NO2气体,且响应时间快。     

气体传感器的建模及特性分析

建立了适合多种气体传感器流量静态数学模型和实验分析的测试系统,并对二氧化氮气体传感器(7NDH)的输入-输出、温度、交叉敏感特性进行了实验测试,用Matlab对实验数据进行了分析与研究.研究结果表明:所建立的气体传感器流量静态数学模型正确,气体传感器分析测试系统具有通用性.     

恒温检测方法在检测混合气体中的应用

根据催化燃烧气体传感器的敏感机理,讨论了催化燃烧气体传感器检测电桥在恒压源供电情况下的输出与补偿元件和敏感元件电阻变化之间的关系;应用补偿元件和敏感元件的电阻与其工作温度变化的关系及热平衡方程,推导出了催化燃烧气体传感器输出与被测气体浓度之间的关系,且得出催化燃烧气体传感器的输出是线性的;提出了采用n个催化燃烧气体传感器分别工作在不同温度下,根据每个传感器的输出计算出由n种气体组成的混合气体中的各组分浓度的方法。试验结果表明,应用该方法检测混合气体各组分浓度时,最大检测相对误差小于10%,且相对误差与浓度没有严格的依赖关系。     

基于电子鼻的气敏传感器及其阵列

电子鼻是模拟动物的嗅觉系统设计研制的一种智能电子仪器,是利用气敏传感器阵列的响应图谱来识别气味的电子系统。本文从应用的角度出发,对电子鼻系统中常用气敏传感器的工作原理、适用范围和优、缺点进行了比较,指出了电子鼻系统中选择气敏传感器及其阵列的一些注意事项,为电子鼻特别是便携式电子鼻的研制提供参考。     

暂态电化学多组份气体传感器研究(I)多孔薄层电极库仑型气体传感器

常见的电化学气体传感器就其工作状态而言,大多属稳态类型,功能单一,传感器性能的提高受到“稳态”的制约,本文根据薄层电化学原理,提出并建立了一类全新的暂态电化学多组份气体传感器－多孔薄层电极库仑型气体传感器。这类以多孔薄层气体电极为核心元件构成的库仑型气体传感器,既有检测多种气体组份的功能,又有响应快、灵敏度高、低温度效应等优异性能。     

一维纳米材料在气体传感器中的应用

评述了目前一维纳米材料在气体传感器中的应用进展.包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、单根金属及金属氧化物纳米带或纳米线制作的传感器,这些传感器能在室温下检测,具有灵敏度高、漂移小的优点,但由于制作成本高昂、检测条件苛刻,离实用还很远.将氧化物一维纳米材料用于制作旁热式气敏元件,在保持其高灵敏度的同时提高稳定性,有助于解决旁热式气敏元件实用中存在的稳定性差的问题,将成为目前实用化研究的一个热点.     

欧美传感器发展趋势

欧美先进传感器的应用现状是全球传感器发展的风向标。介绍了传感器领域的未来发展重点,详细阐述了MEMS传感器、光纤传感器、无线传感器和气体传感器及其应用现状和发展趋势,总结分析了传感器的宏观技术特点,为我国传感器技术发展与应用具有重要的指导意义。     

瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置研制及应用

瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道,基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法,研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情况,确定抽采钻孔失效原因和漏气通道位置;检测装置采用高稳压阻式压力传感器、激光甲烷传感器和荧光氧气传感器实现抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度检测,并采用1.5 m/节快接式25 mm薄壁不锈钢管作为取气管件,钻孔检测深度达30 m。现场应用结果表明,抽采管段检测参数变化稳定,说明抽采管未发生破损或接口漏气等,抽采管密封效果较好;在封孔段,距孔口9~18 m范围内存在多处不同程度的突变点,最大漏气通道在距孔口9~12 m范围内,说明原封孔深度不足,原封孔工艺无法有效密封漏气通道。将封孔深度增加至12 m,并采用“两堵一注”带压注浆封孔工艺,进行对比试验,结果表明,改进后试验钻孔整体抽采效果大幅改善,孔口瓦斯体积分数提升至55%以上,在距孔口12 m以深范围内瓦斯体积分数变化稳定,氧气体积分数近乎为0,漏气通道减少。试验结果验证了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置能够有效检测漏气通道,为有针对性地调整封孔方式和相关参数及后续改进工作提供依据。     

高分子膜及其在光纤气体传感器中的应用

高分子膜具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点,是光纤气体传感器中固定指示剂的优良基质材料。简单介绍了用于光纤气体传感器的高分子膜的特点、制备方法及其性能影响因素,综述了近年来基于高分子膜的光纤气体传感器的研究进展。     

SO_2气体传感器的新进展

主要介绍了国内外当前SO2 气体传感器的研究现状及其发展趋势 ,并着重介绍了声表面波 (SAW )SO2 气体传感器的应用前景     

一种AlN基陶瓷微热板NO2气体传感器研究

针对传统硅基微热板半导体气体传感器存在的热稳定性差,工艺复杂等难点,采用良好热导特性的AlN陶瓷为衬底,利用柔性机械剥离工艺和半导体材料In2O3/Nb2O5/Pt厚膜工艺制备了NO2微热板气体传感器.传感器中间加热区周围采用热隔离结构设计,降低了加热区温度分布梯度,提高了温度效率.利用ANSYS有限元工具进行了热结构仿真分析和响应测试分析,验证了热隔离结构设计的合理性.气敏测试分析表明,传感器在不同加热功率条件下,对5×10-6~100×10-6的NO2气体都具有良好的气敏响应特性,经对比分析,在功率150 mW~200 mW时稳定性最佳,且响应速率小于60 s,恢复时间在100 s左右,可实现5×10-6~100×10-6浓度的NO2气体良好检测功能.     

QM-Y系半导体气敏传感器的失效分析

通过对气体传感器的可靠性试验,得到了元件失效的主要类型,对失效元件从微观和宏观进行了分析,找到了一些引起元件失效的主要原因,对元件的实际应用和批量生产有着极其重要的价值。     

光纤瓦斯气体传感器评述—现状与未来

用于检测瓦斯浓度的光纤气体传感器在采矿、化工、石油和很多其它工业中,尤其在恶劣和危险的环境中具有广阔的应用前景。本文综述了光纤瓦斯气体传感器领域的近期发展。