多种分层纳米氧化锌传感器C2H2检测特性研究

乙炔(C2H2)气体是运行电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映变压器的放电故障。气体传感器是在线监测油中溶解气体的核心。提出一种不同形貌结构的分层氧化锌(Zn O)纳米传感器,基于实验室平台研究其对变压器油中溶解气体C2H2的检测特性及气敏机理。结果表明:由于比表面积的提高,花状Zn O纳米传感器比棒状和颗粒状Zn O纳米传感器表现出更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性。该结果为高性能C2H2Zn O传感器的研究提供了的新思路。     

电阻式半导体气体传感器

综合介绍了电阻式半导体气体传感器的特性，重点对电阻式半导体气体传感器的工作原理、制作方法和加速传感器响应的措施进行了较为详细的阐述。综合该领域国内外研究现状，展望了电阻式半导体气体传感器的发展方向。     

掺杂ZnO臭氧敏感特性研究

通过主体材料ＺｎＯ掺入多种掺杂剂对Ｏ３气敏特性影响的研究,得到了对Ｏ３敏感的较佳材料,用该材料制作 成的气敏传感器对Ｏ３具有较高的灵敏度、较低秘较好的响应恢复特性。     

吸收式光纤乙炔气体传感器的研究

基于乙炔气体的光谱吸收特性,采用一种带有参考通道的光纤乙炔气体在线实时检测系统.在设计过程中采用了双光路结构解决系统不稳定问题,消除随机因素的影响,提高测量准确度.给出了该光纤乙炔气体浓度测量的实验结果.     

NiO基厚膜NO_2传感器的研制

文中分别以化学沉淀法、柠檬酸法和均相沉淀法制备了NiO纳米材料,通过XRD方法对所制备材料的晶体结构进行分析表征.并以上述不同方法制备的NiO为基体材料,Cr2O3、WO_3为掺杂剂制作了电导型厚膜NO_2气体传感器.研究了工作温度、掺杂剂等对器件气敏性能的影响.结果表明:掺杂WO_3的NiO基厚膜传感器对NO_2有较高的灵敏度、良好的选择性及响应特性,并且对器件的敏感机理做了初步的分析.     

掺杂对甲醛气敏元件气敏特性的改善

纳米材料SnO2对大多数VOC气体具有敏感性.文中以SnO2为基料制作了旁热式甲醛气敏元件,为改善甲醛气敏元件的气敏特性,选择了2%Sb,3%Sb,2%Pd,3%Pd,4种比例的掺杂材料,并以低体积分数甲醛作为测试气体,对SnO2气敏元件的气敏特性进行了测试.结果显示:掺杂2%Pd的气敏元件气敏特性良好.     

基于嵌入式系统的乙炔气体监测系统设计

针对已有的乙炔气体检测装置功能单一、数据处理慢的缺点,以ARM处理器S3CA4BOX为硬件平台,设计了乙炔气体监测系统.通过移植uClinux操作系统、图形用户界面支持系统MiniGUI,在嵌入式系统中实现了对乙炔气体浓度的实时监测、远程监测数据共享和可视化人机交互界面等功能.用户可以利用系统提供的可视化人机交互界面方便快捷地进行系统参数的设置和数据的读取.     

基于SnO2-CuO掺杂的CO2气体敏感特性研究

以氧化物半导体SnO2为基体材料加入40％的活性CuO材料,制备出了对CO2具有敏感性的气体敏感材料,其检测浓度范围为0 ～5％.实验结果表明,在SnO2 - CuO敏感材料的基础上掺杂适量CeO2、Ag2O、Bi2O3等氧化物,不仅提高了其对CO2气体的灵敏度,而且可以提高其稳定性,从而改善了其对CO2的敏感特性.在试验结果的基础上,分析并讨论了该系列材料对CO2气体的敏感机制.基于这种敏感材料的CO2气体传感器具有结构简单、容易制备、使用方便和价格低廉等优点.     

CuO-SnO2纳米传感器的H2检测特性研究

氢气(H2)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映电力变压器的高能放电、火花放电或局部放电等电性故障和油局部过热现象.气体传感器技术是油中溶解微量气体在线监测的关键.采用CuO掺杂SnO2纳米传感器研究其对变压器油中溶解气体H2的检测特性,并介绍其制备方法和实验步骤,分析其气敏机理.结果表明:CuO掺杂SnO2后形成了许多p-n结,从而改变了复合SnO2基纳米传感器对H2气体的气敏特性;与纯SnO2气体传感器相比,CuO-SnO2纳米气体传感器对H2表现出更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性.该结果为应用复合气体传感器对变压器油中溶解气体在线监测的研究提供了一种新思路.     

金属掺杂SnO2基H2/C2H2气体传感阵列及检测特性

H_2和C_2H_2是电力变压器的主要故障特征气体,其浓度组分可有效反映油纸绝缘放电故障类型。提出一种基于金属掺杂SnO_2基气体传感阵列的H_2/C_2H_2检测方法。该方法中的气体传感阵列由纯SnO_2及Au、Cu、Pd金属掺杂SnO_2等四种传感元件组成,基于温度调制技术分别采集气体传感阵列在3种工作温度下对单一和混合气体的稳态响应结果,采用多输出支持向量回归(M-SVR)算法定量估计待测气体浓度。结果表明,金属掺杂可有效改善SnO_2基气体传感元件对H2和C2H2的气敏特性;对待测气体中H_2和C_2H_2浓度的定量估计与真实浓度的平方相关系数分别为0. 974 5和0. 961 4,为电力变压器油中溶解H_2/C_2H_2故障特征气体的检测提供了一种新思路。     

烧结温度及掺杂TiO2对ZnO气敏性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备ZnO凝胶,在300℃预烧结.为了得到不同尺寸的ZnO粉体,并对ZnO粉体进一步纯化,将预烧粉体在不同温度,500℃、700℃、900℃下缓慢烧结,最后将所得粉体涂附在陶瓷管上,在450℃下烧结制备成气敏元件.测试所得的气敏元件对丙酮、乙醇、甲苯这些VOC气体的灵敏性.实验结果表明,500℃下烧结的粉体所作成的器件,对气体具有最大的灵敏度,其原因为随着烧结温度的增加,ZnO的颗粒变大,从而限制了固体与气体的反应面积.再以TiO2材料为掺杂剂,研究掺杂后元件的气敏特性.乙醇和甲苯的最佳工作电流得到了降低,这一现象,将有助于降低器件的工作温度,这也是目前研究ZnO气体传感器主要需要解决的问题.     

基于气体传感器阵列和独立成分分析的易燃气体检测

本文提出一种基于气体传感器阵列和独立成分分析(ICA)的方法来检测常见易燃性气体,例如一氧化碳(CO)和甲烷(CH4).气体传感器阵列由6个商用金属氧化物半导体传感器组成,分别对这两个独立的气源产生响应.通过分析ICA散点图中CO和CH4的信息成分,实现了这两种易燃气体的定性和定量组分分析.仿真结果表明,用ICA对气体传感器阵列测量数据进行处理,可以提高气体识别的准确率和浓度测量的精度.     

光纤甲烷气体传感器的研究

在对甲烷气体分子近红外吸收光谱分析的基础上,采用1.66μm分布反馈式半导体激光器作为光源,应用二次谐波检测技术,实现对甲烷气体的浓度检测,检测的灵敏度为7×10-5/m。大气和工业污染中的其他气体分子的含量也可通过调换光源及相应的光学器件采用类似的方法测量。     

基于虚拟传感器的气体传感器故障诊断与恢复

对传感器进行故障检测与恢复,对提高系统可靠性是必须的。采用智能软方法可以有效地降低系统的成本。由于化学气体传感器之间具有信息冗余的特点,该文提出了利用神经网络构建虚拟传感器来实现化学气体传感器故障检测与恢复的新方法,该方法已用于一个人工嗅觉系统中,实验表明采用该方法可以方便地实现传感器故障的在线诊断与恢复。     

陶瓷微热板阵列式可燃气体传感器

设计了基于陶瓷基底的悬桥式微热板结构以解决硅微热板高温稳定性差的问题。分析了微热板的传热过程,并通过有限元工具对其稳态热响应特性及微加热器电极结构进行了模拟。采用常规微电子技术结合激光微加工技术,实际制作了基底厚度为100μm,桥宽度为2mm的微结构,并对结构的加热功率-温度关系进行了测试。结果表明:热板具有较好的高温稳定性,1.5W加热功率可使板上平均温度达到630℃。将桥式微热板作为阵列传感器的加热平台,Pd掺杂原子数百分比为0.2%和10%的SnO2纳米材料分别作为阵列中两只传感器的敏感膜材料,设计并制作了阵列式气体传感器。传感器在恒电压加热方式下可实现CO或CH4单一模式气体检测;阵列传感器在高、低温脉冲电压加热模式下可实现对CO和CH4两种混合气体的定量检测。     

基于 Fe2 O3 @ In2 O3 空心球的高灵敏度 异丙醇气体传感器

为了检测危害人类健康的异丙醇气体,本文制备了基于In_2O_3和Fe_2O_3负载In_2O_3(Fe_2O_3@In_2O_3)空心球的高灵敏度异丙醇气体传感器,通过表征手段对制备的In_2O_3和Fe_2O_3@In_2O_3样品的晶相,形貌和化学成分进行分析。实验测试结果表明,在200℃的最佳工作温度下,与纯的In_2O_3相比,Fe_2O_3@In_2O_3空心球气体传感器对异丙醇有更好的气敏特性。Fe_2O_3@In_2O_3空心球传感器对100×10~(-4)%异丙醇的响应值可达28.2 (为纯相In_2O_3的1.75倍),响应时间为1 s,恢复时间为2 s,且重复性和稳定性良好。Fe_2O_3与In_2O_3两种氧化物之间形成了n-n异质结,提高了传感器的初始电阻,从而优化了In_2O_3的气敏特性。本文所制备的Fe_2O_3@In_2O_3空心球传感器在检测异丙醇气体方面具有广泛的应用前景。     

空间双光路红外CO2气体传感器及测量模型研究

提出了一种基于空间双光路结构的红外CO2气体传感器。阐述了传感器光学探头的结构和工作原理,并给出气室的几何形状和相应的尺寸参数。以朗伯-比尔定律为理论依据,结合空间双光路结构的工作机理,以及红外光源周期性开关的工作方式,推导出了该传感器的线性测量模型,并采用最小二乘法对建立的测量模型进行标定。在静态下对该传感器的传感特性进行了测试。测试结果表明：在0~3 %的测量范围内,该传感器的实验值与真实值符合较好,其精度为2.42 %;系统运行良好,可无故障连续在线测量30天以上;所建立的测量模型能有效抑制温度信号和背景光信号对传感器的干扰,该传感器可在5~40 ℃的温度范围内、不同杂光背景下正常工作。