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.     

NO2电化学传感器的零点漂移校正研究

低成本、体积小、便携式的NO2电化学传感器在环境监测应用中具有较大优势,但易受环境因素影响,存在零点漂移问题。本文开展了NO2电化学传感器的零点漂移校正方法研究,标定了传感器的样气响应,测定了传感器的灵敏度,确定了传感器的探测限,分析了湿度变化对传感器零点响应的影响,采用了直接反演、单变量线性回归和二次回归三种方法进行NO2浓度反演。研究结果表明,NO2电化学传感器的灵敏度为0.156mV/10-9 ,系统探测限为2.19×10-9(3σ),二次回归模型校正最优,能较好地适应湿度快速变化及低湿度等使用环境。该校正模型采用固定灵敏度值来校正传感器零点漂移的方法,为其他电化学传感器的校正提供了参考。     

一种新型总氮微型电化学传感器

采用微机电系统(MEMS)工艺制备金叉指超微电极阵列(IDA),通过电化学沉积技术在电极表面修饰纳米银钯双金属复合物敏感膜,制得一种新型总氮微型电化学传感器。该纳米银钯双金属复合材料修饰电极可实现在强碱溶液环境中(pH 12.0~12.5)对硝酸根离子的电催化还原,从而避免了繁琐的总氮消解水样pH调节,实现了总氮直接检测的目标。实验结果表明,该传感器在强碱溶液环境中对硝酸根具有高灵敏的伏安响应(灵敏度为37.9mA/mmol),响应电流在总氮I~V类水浓度(0~2.0mg/l)范围内有良好的线性关系(线性度为99.43%),该传感器具有良好的抗干扰性和一致性,使用寿命可达到30天,并实现了实际水样总氮检测。     

基于掺杂聚吡咯的硝酸根离子选择性电极

研究了一种基于硝酸根掺杂聚吡咯技术的硝酸根离子选择性电极。该电极以玻碳电极为载体,以包含硝酸根离子的聚吡咯薄膜为电极敏感膜。在含有硝酸根离子浓度数量级为10-4.5,10-4.0,10-3.5,10-3.0,10-2.5,10-2.0mol/L的硝酸钠测试溶液中,电极的响应电势呈现出较为理想的线性关系,且电势斜率值接近于理论值,符合能斯特响应规律;电极操作简便,具有较短的响应时间和较好的重复性。该电极的研发成功,为当前环境水质监测中总氮的实时监测提供了一种有效的解决方案。     

一种一体式pH传感器的研制

为解决传统pH值在线监测仪器存在的传输距离短、测量信号易受干扰、温度补偿可靠性差等问题,设计了一种一体式封装的pH传感器,并介绍了传感器的测量原理、结构设计和测控电路设计.参照相关标准对传感器性能进行了实验验证,其响应时间为10 s,最大漂移为0.04 pH,温度补偿精度为0.03 pH.实验结果表明：传感器响应速度快、测量稳定性好、温度补偿可靠性高,特别适合于水环境监测与水质污染控制等领域的溶液酸碱度监测.     

硝酸根离子选择电极建模

离子选择电极是用于检测温室营养液成分的有效工具之一.介绍了硝酸根离子选择电极的试验测量方法和建模原理.通过试验,建立了硝酸根离子选择电极以输出电压和溶液温度为自变量,离子浓度为因变量的数学模型.实验结果表明:建立的离子选择电极模型可用于在线检测,具有广泛的应用价值.     

海洋传感器的内嵌陀螺仪偏航角校正方法

海洋传感器通常工作在复杂的磁场环境下,其姿态检测系统一般使用陀螺仪确定偏航角输出。针对短时部署的海洋传感器,分析了MEMS陀螺仪的偏航角漂移误差模型,并在对陀螺仪原始数据补偿的基础上,给出了随机漂移的拟合估值与补偿方法,以提高陀螺仪偏航角输出在一定时间内的精度。使用高精度平台进行实验,结果验证了该补偿校正方法的有效性。     

带恒温控制与自校正的硅铝异质结构压力传感器研究

传统硅基压力传感器普遍具有灵敏度低、温漂和时漂明显等半导体器件固有属性.本文提出的硅铝异质结构MEMS压力传感器及其恒温控制和自校正方法可一定程度上解决该问题.采用SOI硅片制造了具有压阻放大效应的新型硅铝异质结构压力传感器芯片,利用有限元仿真验证了其有效性.随后为其设计了恒温控制封装结构和自适应优化目标值PID加热控制策略,采用热稳态分析验证了该恒温控制封装的合理性.传感器采用AD5420可调电流源来模拟传感器的标定压力,在传感器发生一定时漂特性后更新传感器的输出特性,完成自校正操作.实验表明单个应力敏感硅铝异质结构在恒温系统控制下达到0.283 mV/V/kPa的灵敏度,结合温度参考结构的差分输出,传感器的热零点漂移系数从-6.92×10-1％FS/℃减小至-1.51×10-3％FS/℃,且可达到±5.5 kPa的预测误差,同时自校正操作将传感器最大预测误差从-6.1 kPa减小至5.0 kPa.本文提出的硅铝异质结构压力传感器的温度补偿与时漂补偿方案对优化压阻式压力传感器的综合性能有着一定的借鉴意义.     

基于曲线拟合的智能称重传感器自校正

针对智能传感器自校正的问题,构建了基于IEEE1451智能传感器校正引擎的校正模型,优化了校正公式,阐述了曲线拟合法的基本原理。然后以应变式称重传感器为实例,描述了其工作机理,并分析误差产生的原因,以曲线拟合法为理论依据,进行非线性校正。通过实验数据求出校正引擎多项式各项系数,将电压量代入校正公式,进行砝码标定值与校正输出值之间的比较。实验结果表明,利用校正引擎对称重传感器进行校正,实现了称重传感器输入与输出之间的线性化关系,改善了零点漂移的情况。     

热催化瓦斯传感器的特性及其补偿方法

针对热催化瓦斯传感器特性漂移严重的问题,在对热催化瓦斯传感器灵敏度、零点时漂以及环境温度、湿度对其影响实测数据的基础上,通过最小二乘法建立了传感器特性漂移的数学模型,并提出了对其特性进行补偿的方法。实验结果表明:补偿后的瓦斯检测精度大大提高。对热催化瓦斯传感器特性漂移的机理进行了分析。