一种宽域型氧气传感器的制备及其性能研究

采用流延技术制备了YSZ电解质膜,并在其两面丝网印刷了电极和扩散障,将它们叠层共烧获得了氧气传感器,再将它与在氧化铝基片上丝网印刷铂浆制备的加热器组装获得了传感器器件,并测试了相关性能。加热器温度随输入电压增大而迅速上升。在13V时可达690 ℃。通过对传感器在空气中线性电压扫描测试,典型的极限电流平台在输入电压为9V、11V和13V时均被发现,表明它在此工作温度范围内具有监测21%下氧气浓度的能力。扫描电压固定在0.7V又在这三种工作温度下测试了它对1%-21%范围内不同浓度氧气的响应电流信号。发现传感器可在10s内快速响应。信号值与氧气浓度间存在较好的线性关系,且重复性好,表明它具有快速监测宽域氧气浓度的稳定性能。     

氧气传感器及其在火电厂的应用

文中阐述了氧气传感器的基本测量原理,介绍了氧气传感器在火电厂的应用,讨论了烟气含氧量的软测量。     

内腔室结构对氧气传感器的性能影响研究

介绍了一种制作陶瓷内腔室的工艺方法,该方法可以应用于制作氧化锆氧气传感器内部的气体腔室,包含极限电流氧气传感器、分压型氧气传感器等,并可以对腔室体积自由控制,屏弃了传统方法利用玻璃封接来实现的工艺步骤.以极限电流氧气传感器为例,研究了内腔室结构对传感器的性能影响,对提高氧气传感器的响应时间和可靠性具有指导意义.     

基于自主传感器信号调理芯片温度补偿的软件设计

利用现代信号调理技术,以自主设计的信号调理芯片为核心,采用C#设计开发了硅压阻式传感器的智能误差补偿校准软件,实现了对核心补偿芯片的可视化操作与控制,解决了传统的硬件电路对压力传感器进行温度补偿的缺点。在多个温度点进行校准获取补偿曲线,得到零点及温度漂移补偿数据,解决了硅压阻式传感器一致性差、温度漂移和非线性等问题。系统运行结果表明:通过使用补偿软件,采用高精度温度补偿算法的传感器输出精度有了明显提高,在-55℃～125℃的温度范围内输出的信号与压力成良好的线性关系,压力参数测量精度达到了0.6%以内。     

分压型氧传感器在氧气体积分数测量中的应用

介绍了采用分压型氧传感器的氧气体积分数测量系统的构成,讨论了分压型氧传感器结构和应用方法。给出了分压型氧传感器和环境压力传感器的信号处理和检测方法,以及控制电路的设计。经过测试,系统在室温环境下测量精度优于±1％FS,-55-70℃范围内优于±2％FS。在70℃环境下1000h寿命试验中,工作稳定,精度漂移量小于±1％。     

基于三次样条插值的硅压阻式压力传感器的温度补偿

传感器的零点温度漂移、灵敏度温度漂移和非线性误差是影响传感器性能的主要因素,如何能使该类误差得到有效补偿对于提高其性能有重要意义。提出了基于三次样条曲线插值的温度补偿方法,改进了传统三次样条曲线插值的补偿方法,分别对传感器的零点、灵敏度以及非线性进行补偿,用这种方法对测压范围为1.0140×105 Pa～3.0140×105 Pa,温度范围为-20℃～+60℃的硅压阻式压力传感器的实验标定结果进行了温度补偿。通过比较传统三次样条插值补偿后的传感器输出信号,验证了使用改进后的三次样条曲线插值法的补偿效果更好。这种方法为高精度压力传感器的温度补偿提供了一种有价值的理论依据。     

基于混合优化算法的销轴传感器温度补偿及应用

针对应变片式销轴传感器井下工作过程中温度发生变化产生温度漂移,导致测量精度降低的问题,提出一种果蝇算法优化RBF神经网络的温度补偿模型,采用果蝇算法对神经网络的扩展参数进行全局优化,利用应力测试平台实测参数及神经网络非线性映射能力训练温度补偿模型。为验证温度补偿模型补偿效果及训练效率,对35℃下传感器进行实验测试。结果表明：35℃下,温度补偿模型补偿平均误差远小于单一算法补偿效果,验证了此方法具有较高的训练效率及补偿效果,能够提高传感器在不同温度、载荷作用下测量精度,同时将本文模型应用采煤机截割煤壁工作中,得到导向滑靴在采煤机行走截割煤壁过程中受力,为导向滑靴结构优化及提高采煤机可靠性和使用寿命提供依据。     

基于RBFNN的称重传感器温度误差补偿

称重传感器存在因环境温度不同导致的非线性误差,需要进行补偿.阐述了称重传感器的温度误差机理,提出了一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的称重传感器温度误差补偿方法,并给出了训练算法.采用该方法,利用量程为100kg的称重传感器,在0～60℃范围内进行温度误差补偿实验.实验表明:采用这种方法补偿后,称重传感器温度误差...     

多晶硅高温压力传感器的芯片内温度补偿!

提出了一种新的改善传感器温度特性的方法.通过在压力传感器芯片上集成多晶硅电阻网络与温度传感器,借助传感器信号处理单元,可以方便地实现对灵敏度系数的补偿.经过补偿,传感器的零点温漂达到1×10-4/℃,灵敏度温漂低于-2×10-4/℃.这种方法补偿的温区宽,具有很强的通用性,使高温压力传感器十分有效的温度补偿方法.     

倾角传感器的温度补偿研究

半导体元件参数随温度变化而产生的温度漂移,将导致倾角传感器本身存在测量偏差,影响倾角测量的准确度.介绍了一种温度补偿方法,对基于加速度原理的差分电容式倾角传感器进行了温度补偿.经过试验验证结果表明：这种方法能够实现倾角传感器的温度补偿,在-55～ 85℃温度范围内可将倾角传感器的温漂降低1个数量级,有效地减少了环境温度对倾角传感器性能的影响.     

Temperature compensation of fluorescence intensity-based fiber-optic oxygen sensors using modified Stern–Volmer model

In practical sensing applications, temperature effects are of particular concern, and hence it is necessary to develop the means to correct the fluorescence intensity measurement in accordance with the working temperature. Accordingly, this study develops a modified Stern–Volmer model to compensate for the temperature drift of oxygen concentration measurements obtained using fiber-optic sensors. The oxygen sensors considered in this study are based on teraethylorthosilane (TEOS)/n-octyltriethoxysilane (Octyl-triEOS) or n-propyltrimethoxysilane (n-propyl-TriMOS)/3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane (TFP-TriMOS) composite xerogels doped with platinum meso-tetrakis(pentafluorophenyl)porphine (PtTFPP).

The experimental results are fitted to the modified Stern–Volmer model in order to compute suitable values for a temperature compensation coefficient at different working temperatures. It is found that the proposed temperature compensation method reduces the difference in the oxygen concentration measurement for working temperatures in the range of 25–70 °C as compared to data without compensation. The linearity and sensitivity of PtTFPP-doped n-propyl-TriMOS/TFP-TriMOS sensor are better than PtTFPP-doped TEOS/Octyl-triEOS sensor for working temperatures in the range of 25–70 °C.

The proposed approach could provide a straightforward and effective means of improving the accuracy of fiber-optic oxygen sensors if a variable attenuator is designed according to the temperature compensation coefficient. Thus, the fiber-optic oxygen sensor with a variable attenuator could work in a broad temperature range without using a temperature sensor.     

低温氧化锆氧传感器的研究

研究了一种新型氧化锆氧传感器－低温氧传感器。它以氧化钇稳定的氧化锆作电池，以二氧化钌（ＲｕＯ２）代替常规的金属铂（Ｐｔ）作电极，即使工作温度降至３００℃，它仍有较小的电池内电阻和较快的响应速度，其理想工作温度下限比常规氧化锆氧传感器降低了５００℃左右。因此，延长了电池的使用寿命，扩大了该传感器的应用范围。     

汽车氧传感器电压输出特性研究

在理论上,汽车氧传感器电压输出特性可用能斯特方程进行计算和描述,但在实际制造上,由于材料的选取、制造工艺以及工作温度等诸多因素,造成氧传感器的电压输出特性偏离理论曲线,另外,随着汽车氧传感器服役时间的增加,也不可避免地会出现这种偏差。通过试验和研究,提出350℃和850℃是评价汽车氧传感器电压输出特性的关键温度点,评价混合气浓状态λ应选择0.97,稀状态应选择1.10。     

ZrO_2汽车氧传感器烧结工艺研究

采用注射成型方法制备汽车氧传感器。通过分析得知,烧结制品好的力学性能和高导电率往往是矛盾的,要获得四方相ZrO2须保证烧结过程中材料的晶粒尺寸要控制在1μm以内。综合考虑,烧结温度在1550℃左右比较合适。     

基于氧化锆传感器的烟气氧量检测系统

设计了一种基于能斯特方程的烟气含氧量检测系统。选用氧化锆传感器,以MSP430单片机为智能控制单元,设计了热电偶的测温补偿电路、控温电路以及氧化锆传感器的信号处理电路。采用模糊控制算法,实现了传感器温度的恒温控制,简化了控制流程。实验证明：传感器温度可长期保持在（750±1）℃的范围内;氧含量修正方程有着良好的线性。     

基于GA-WNN的电涡流传感器的温度补偿

针对电涡流传感器的温度漂移对其测量精度带来较大影响的问题,提出了基于遗传优化小波神经网络(GA-WNN)算法对电涡流传感器进行温度补偿修正模型。通过对电涡流传感器做标定实验,并且利用LM35温度传感器监测其工作温度,建立GA-WNN神经网络模型。该模型用遗传算法对小波神经网络的权、阈值进行全局的优化,改善了小波神经网络训练速度慢的问题,克服了易陷入局部最优的缺陷。研究结果表明,补偿后的灵敏度温度系数由8.69×10^-3/℃提升到3.48×10^-4/℃;零位温度系数由4. 78×10^-3/℃提升到1.85×10^-4/℃,均提高了一个数量级,成功实现了温度补偿的目的。     

极限电流型氧传感器热力学分析及结构优化

阐述正面开孔氧传感器的结构机理,并对特定结构的氧传感器进行了电热耦合分析,进而利用特定环境下传感器尺寸的仿真设计规律,对敏感芯体结构进行优化设计,并分析不同结构参数的敏感芯体热性能,优化敏感芯体的工作形状.对比电热耦合数值仿真分析与优化后的氧传感器测试结果,研究分析表明:施加2.2W加热功率即可使氧传感器达到400～500℃的工作温度;特定工况环境下,对传感器封接层和敏感芯体厚度的多目标优化设计结果稳定、方法可靠.     

用铈锆固溶体制备新型氧浓差型氧传感器

利用氧化铈—氧化锆固溶体储氧材料的储氧特性,使其作为固态氧分压参考层,制备了一种新型的用于监测汽车尾气排放的氧浓差型氧传感器,克服了传统浓差型氧传感器制作工艺复杂、成本高、不便于微型化的缺点。该传感器结构由钇稳定的氧化锆电解质、氧化铈—氧化锆固溶体氧分压固态参考层和铂电极组成。利用N2和O2的混合气体来模拟尾气对其分别在工作温度350,400,450℃进行测试,发现在空燃比为1附近电势发生突变,突变电势范围为520~-100mV。