超薄钛沉积石墨烯基传感器室温氨气响应性能研究

本征石墨烯气体传感器(Gr器件)对NH3气体的室温响应非常微弱，为此本文采用电子束蒸镀方法在原器件沟道区域分别沉积3nm、5nm和10nm的薄层金属Ti，形成三种Ti/Gr器件，实验发现Ti/Gr器件在黑暗条件下对NH3气体的室温响应灵敏度远高于Gr器件，而引入可见光照射使三种Ti/Gr器件的响应灵敏度进一步提高，同时恢复性也得到一定提升。其中，5nm Ti/Gr器件获得最佳的性能提升，对通入3min 400x10-6 NH3的灵敏度达+17.9%，恢复时间为3min。通过XPS分析，发现不同Ti/Gr器件沟道处所沉积的薄层Ti发生不同程度的氧化，生成包含不同价态成份的钛氧化物，导致特定Ti层厚度的Ti/Gr器件具有最佳性能。     

基于Pt/石墨烯纳米复合材料的甲醛电化学传感器

采用电沉积的方法制备了Pt/石墨烯纳米复合材料,考察了该复合材料的电化学性能,用于甲醛的检测,表现出良好的检测性能.实验结果表明:在0. 1 mol/L的H2 SO4 溶液中,Pt/石墨烯纳米复合材料修饰电极可以实现在2 ×10 -6 ~2 ×10-3 mol/L浓度范围内甲醛浓度的检测,最低检测限为1 ×10-6 mol/L,并且具有高的灵敏度和良好的重现性.     

MWCNT-WO3薄膜双声路SAW NO2气体传感器

以金属钨粉,H2O2,CH3OH和多壁碳纳米管(MWCNT)为原料,在双声路声表面波(SAW)器件的测量声路上制作了MWCNT-WO3薄膜,提出并实现了一种MWCNT-WO3薄膜双声路SAW NO2气体传感器。由于MWCNT和WO3对NO2气体都有敏感作用,而且碳纳米管的毛细作用、以及MWCNT的加入都增加了气体的接触面积,提高了NO2气体的吸附和敏感作用。同时,SAW器件的双声路结构消除了由于外界测量条件改变引起的测量误差,也进一步提高了传感器的可靠性和准确性。实验结果表明,该传感器对各种浓度的NO2气体具有好的响应特性,在31.2×10-9到20×10-6范围内,传感器的响应灵敏度为9.8kHz/1×10-6,比单一MWCNT或WO3薄膜对NO2气体具有更好的灵敏度和线性特性。     

集成化检测NO_x传感器的化学定标与催化

<正> 本文阐述检测NO_x(检测形式为NO_2)的以SnO_2膜的敏感材料集成化的化学传感器。经测试表明,该传感器在NO_2浓度为1～1000ppm范围内,响应灵敏度随浓度呈指数关系变化,且灵敏度高,检测下限可小于1ppm。除烟尘外,其它如CO_2、CO、NH_3、HCl、SO_2等气体产生的交叉效应小,它们的浓度比NO_2的     

基于热电堆的新型高温薄膜热流传感器的研制

精确的热流测量对航空发动机设计至关重要,实时监测和获取发动机涡轮叶片表面精确的热流分布可以为航空发动机热端部件设计提供依据,也可以进行状态监测和故障诊断。薄膜热流传感器具有体积小、响应速度快、对工作环境的流动干扰小等优点。然而,目前能够应用于高温高热流环境中测量的薄膜热流传感器在灵敏度方面仍然存在较大的局限性。设计和制造了基于铂铑热电堆的新型高温薄膜热流传感器。该传感器由Pt/Pt-13Rh薄膜热电堆、底层SiO₂/Al₂O₃热阻层、顶层Al₂O₃保护层组成,底层SiO₂/Al₂O₃热阻层位于Al₂O₃陶瓷基底和热电堆之间。传感器分别在0～110 kW/m²的热流和1 000℃的温度下进行了测试。测试结果显示,传感器的输出与施加的热流表现出良好的线性关系,灵敏度为8.04×10^-6 V/(kW/m²),实...     

基于GA-BP的电涡流传感器称重系统的温度补偿

针对电涡流传感器在称重系统中的温度漂移问题,该文提出了基于遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)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试验,并且利用LM35温度传感器监测其工作温度,建立GA-BP神经网络模型。该模型用遗传算法对BP神经网络的权、阈值进行全局的优化,克服了易陷入局部最优的缺陷。研究结果表明,补偿后的零位温度系数由2.723×10^-3/℃提高到1.099×10^-4/℃,灵敏度温度系数由2.956×10^-3/℃提高到6.877×10^-4/℃,均提高了2个数量级,满量程的相对误差由8.43%提高到1.93%,提高了1个数量级。成功实现了温度补偿的目的。     

石墨烯基SnO_x-Sn气体传感器灵敏度影响因素研究

为提高本征石墨烯的气敏特性,将锡和氧化锡薄膜蒸镀在气相沉积法制备的石墨烯表面,制成石墨烯基SnO_x-Sn气体传感器,通过原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FESEM)对其表面结构进行表征。并测试了其在室温下对低体积分数甲醛和二氧化氮(NO_2)气体的响应特性。研究并分析了膜蒸发速率、基底加热时间、氧气流量对传感器响应灵敏度的影响。     

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。     

石墨烯气体传感解吸附特性研究

分析探讨了石墨烯气体解吸附特性与解吸附方法。通过实验分析石墨烯对NO2气体分子的响应时间、气体分子解吸附时间,分析探讨石墨烯的气敏特性。实验表明,石墨烯对NO2气体传感灵敏度高,响应快,但恢复过程缓慢,气体解吸附时间长。分析表明,通过加热的方法、光照的方法可有效减少石墨烯气体解吸附时间,改善解吸附特性。     

石墨烯/聚赖氨酸修饰玻碳电极测定铅离子

通过聚赖氨酸修饰电极静电吸附氧化石墨烯,并结合电化学还原制备石墨烯/聚赖氨酸修饰玻碳电极。应用Raman光谱确认了通过电化学还原过程可将电极表面所吸附的氧化石墨烯部分地还原成石墨烯。在阳极溶出法测定Pb2+的应用中,所得到的石墨烯/聚赖氨酸修饰玻碳电极较裸玻碳电极表现出较高的响应灵敏度。在1.0～5.0×10-6mol/L浓度范围,响应峰电流与Pb2+浓度呈良好的线性关系。     

温度开关动态特性测试方法研究

针对温度开关无法按照常规方法得到时间常数的问题,提出了一种测试温度开关动态特性的方法。采用一只温度传感器作为标准器,通过程序控制温度源,使温度按一定速率进行升温,实时记录温度值。按照不同的升温斜率连续实施两次,利用得到的动作温度数据建立数学模型,从而求出温度开关的时间常数。选取不同的温度传感器作为标准器,对两只德国产温度开关进行测试,分析其对计算出的时间常数的影响。实验结果表明,计算出的时间常数最大相对误差为4.86%,满足温度开关时间常数的测试要求。此方法可推广到研究其他种类的开关,比如湿度开关。     

压力测试中多次触发连续存储技术的研究

压力信号测试过程中,现场干扰容易引起系统误触发导致测试失败。针对分布式存储测试系统,提出一种多次触发连续存储的技术,用于解决存储测试系统在误触发过程中压力信号到来而无法采集到完整信号的问题。根据冲击波信号特点,在信号采集存储过程中完成再触发的识别并增加相应记录时长。采用WiFi通信技术,对测试节点进行组网管理,解决大量数据回收不便的问题,并针对无线不稳定造成数据丢失制定相关策略,保证数据回收的完整性。     

基于K邻近算法的转向架构架状态识别研究

作为机车最重要的部分之一,转向架构架的运行状态会直接影响到机车的安全,其状态识别对保证机车安全运行尤为重要。为识别转向架构架状态,采用噪声传感器与加速度传感器对激振数据进行采集,通过时域特征提取与时频域特征提取,将敏感特征量组成训练集与测试集,利用K邻近算法,实现对转向架构架三种不同状态的识别。利用K邻近算法识别率可达到93.33%,与最小二乘支持向量机方法相比具有较好的识别效果,验证了K邻近算法的有效性。     

基于PI闭环控制的AMR磁阻传感器信号调理电路

为了提高磁场测量精度,提出一种基于PI闭环控制的AMR磁阻传感器信号调理电路。该电路由前置放大器、开关同步检波、积分电路和闭环反馈电路组成。首先通过选取较小的前置放大器增益,以降低对传感器输出噪声的放大;然后利用积分器对放大后信号进行积分,得到积分电压;最后,将积分电压进行V/I转换,并将电流接入HMC1001偏置电流带,实现闭环反馈,以抵消外部待测磁场,当电路平衡时,传感器工作于零场,积分输出电压正比于待测磁场。与开环结构对比实验结果表明:在相同的灵敏度条件下,闭环式信号调理电路噪声功率谱密度为40 pT/√ Hz @1 Hz,并且与开环式的信号调理电路相比,它的输出信号信噪比提高了15.55 dB。     

基于涡流传感的金属表面缺陷检测方法研究

针对发动机涡轮叶片在制造及服役的过程中极易产生微裂纹的问题,以航空铝合金6A02为研究对象,对传统的涡流传感探头进行了有限元建模及参数优化。分析了激励线圈与特定被测金属材料耦合作用时的传感特性,基于巨磁阻(GMR)芯片设计了用于检测微细裂纹的电涡流探头并开发了相应的测试系统,研究了探头扫描方向与GMR芯片敏感轴对检测结果的影响,提出了基于小波分析的噪声消除和特征识别的数据处理方法,得到了良好的效果。实验表明探头具有高灵敏度,能够达到200μm宽度的检测水平。     

水下CMUT动态性能仿真与测试的研究

目前CMUT以其频带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点成为水下超声传感器在研究及应用推广方面的一个新热点。主要开展了对CMUT动态性能的仿真与测试。首先利用SIMULINK对CMUT发射和接收性能进行动态仿真分析,并建立实验平台,以仿真结果作为依据对CMUT动态性能进行了测试,同时实现了CMUT水下初步探测。本研究为CMUT的设计提供了有利的依据。     

一种采用压电矩形鼓和永磁铁的小型电流传感器研究

提出了一种采用压电矩形鼓和永磁铁的小型电流传感器。基于安培定律,永磁铁感受电流变化并驱动压电矩形鼓振动,压电矩形鼓因压电效应将振动转化为电信号输出,从而实现电流传感。利用有限元分析方法研究了电流传感器的一阶振动模态及其应力分布,并计算了电流传感器的灵敏度频率响应特性,其与实验结果较吻合。实验结果表明,该电流传感器在一阶谐振频率204 Hz处具有较高的灵敏度(0.95 V/A),在动态范围0.005 A～30 A内具有良好的线性度(0.3%);与采用压电悬臂梁结构的电流传感器相比,具有更好的稳定性。文中提出的传感器结构还可以应用于振动信号、磁场的长期不间断测量或监测。     

新型岩土工程FBG测斜传感器的开发与验证

边坡内部角度的测量是决定边坡安全预警的重要因素,本文考虑边坡上覆压力的几种工况,结合GEO-studio软件加载实验的模拟边坡加载实验结果,设计了一种使用3D打印技术封装的FBG测斜传感器,通过标定实验得到角度与FBG波长的线性关系。模拟边坡加载实验分析了上部荷载对新型FBG传感器波长变化的影响,并将结果与软件模拟结果进行对比分析,发现两种边坡加载实验的结果趋于一致。该新型传感器成功的消除了温度变化的影响。     

基于多传感器的室内三维定位算法研究

针对消防员在日常救援过程中难以准确获知自身位置坐标的问题,采用姿态传感器和气压计,提出一种室内三维定位算法(ITPA)。在ITPA算法中,根据加速度的幅值均方根、加速度的幅值方差和角速度的幅值均方根,实现过零监测,从而获知消防员的行走步数。根据气压计的数据,采用高度获取,卡尔曼滤波和异常数据处理等操作,获知消防员的高度,并判断其移动行为。通过二维移动距离计算和位置获取操作获知二维坐标。根据消防员的行为对其三维坐标观测值进行修正,并采用Kalman融合算法估计消防员的当前三维位置坐标。实验结果表明:在直行行走、楼梯行走和综合行走下,ITPA算法都能获得较接近真实路线的消防员室内三维位置,降低了算法的步数误差、距离误差和漂移误差,比FINS,IPNS和IPA3D算法更优。     

基于透射图融合的红外图像传感器信号增强方法

针对红外图像动态范围压缩问题,提出一个基于透射图融合的红外图像传感器信号增强方法。首先,对红外图像进行多尺度聚类处理,并利用散射模型和图像先验知识对聚类结果分别进行透射率估计。然后,对各透射图进行基于融合权重图的信息筛选和基于图像金字塔模型的逐层融合,并基于变分模型对融合结果进行优化处理。最后,利用优化后的透射图对红外信号进行逐点补偿便可得到增强后的红外图像。对比实验结果证明了所提方法的有效性和鲁棒性。