新型多功能量热式生物传感器系统研究与开发

通过新型结构与流路设计,开发了量热式生物传感器,是由恒流泵、切换阀、恒温器、锥形注入阀、反应室和参比室、热电堆、信号采集模块和微机等组成的流动注射分析系统,能够工作在单向和循环模式.恒温器在0～70℃内有效控温,精度为±0.1℃;锥型注入阀实现绝热状态的同步进样;设置参比室有效消除非特异性热;片状热电堆的灵敏度约4 mV/K,并布置在反应室和参比室间,及时感知热信号变化;微弱信号采集模块具备24位分辨率和64倍增益,并利用虚拟仪器技术通过微机进行数据的动态显示、处理和存储;系统能够优化反应室尺寸、载流流速、反应温度和试剂注入量等关键参数.性能测试和多种反应模式研究表明,系统基线稳定、重现性好,并实现了酶分析、底物测试和重金属检测等功能,该系统尤其适用于抑制条件下的多试样、多组合的现场和在线富集、检测.     

用于检测农药残留的量热式生物传感器的半导体恒温仪的研究

介绍一种用于检测农药残留的量热式生物传感器的半导体恒温仪的研制。该恒温仪基于塞贝尔效应,利用半导体制冷进行恒温。该仪器由恒温器与控制器部分组成。针对量热式生物传感器的参比法测量及流动分析的特点,恒温器采用相同结构参数的双流路对称布置。液体由流路下部流入,保证换热充分。控制器采用铂电阻采集温度信号,由智能调节器进行温度监控。可控温度范围由0～70℃;升降温时间短,不超过3min,控温精度小于±0 1℃。通过实验,恒温仪的恒温效果良好,控温精度高,符合检测要求。     

日本“新兴”公司生产的两种测力传感器

1.ELC型半导体测力传感器 ELC半导体测力传感器是“新兴”生产的一种半导体应变片高精度测力传感器。它的再现性及温度特性都很好,其灵敏度为lV供应电压的最大输出为50mV,因此其分辨率极高。与一般mV计连用时也能充分发挥效能。 ELC半导体测力传感器的技术数据如下: 测定范围:0～2吨电输出:满刻度10～50mV/V(供应电压3V以下输出为10～150mV)     

酶法恒温有机磷农药快速测定仪

本文介绍了一种用固定化酶在恒温下快速检测有机磷农药的仪器。仪器主要由带固定化酶的比色皿、恒温室、半导体制冷器、光电传感器等组成;比色皿架及比色皿底部由热良导体材料制成,固定化酶柱粘贴在比色皿底面并置于恒温室中;恒温室的温度可调节,在检测时调节到最佳反应温度;平常设置为低温状态以保存酶柱,维持酶的活性。     

耦合式 MEMS 微波功率传感器的研究

为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在 线式 MEMS 微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。 根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度 的关系,分析对比了耦合度分别为 10% 和 20% 时的微波特性及灵敏度特性差异。 实验结果表明:两种耦合式 MEMS 微波功率 传感器的反射损耗均小于-20 dB,说明具有良好的反射性能;两种耦合式 MEMS 微波功率传感器的插入损耗均大于-1. 5 dB,说 明具有良好的传输性能。 耦合度 10% 的系统灵敏度为 1. 2 mV/ W @ 9 GHz、1. 4 mV/ W @ 10 GHz 和 0. 8 mV/ W @ 11 GHz,耦合 度 20% 的系统灵敏度为 2. 4 mV/ W @ 9 GHz、2. 4 mV/ W @ 10 GHz 和 1. 3 mV/ W @ 11 GHz,并具有良好的线性度。 本文对于 MEMS 微波功率传感器研究具有一定的参考价值。     

用于薄膜热容测量的微型量热计

设计并加工了一种新型的微量热计,该微量热计的制备采用半导体加工工艺和表面微机械加工技术.与体硅加工的微量热计相比,具有成品率高和器件尺寸控制准确的优点.在真空环境中,该微量热计在5.5mW的加热功率下,中心温度从300K升至400K只需约0.5ms,升温速率达2×105K/s.针对微量热计热质小、升温快等特点,引入了脉冲扫描量热法来测量薄膜的热容.测量了厚度为(430±20)nm的Al薄膜从300K到420K的热容曲线,该薄膜的热容在室温附近为9.2nJ/K.若薄膜的密度值取2700kg/m3,则该Al薄膜的比热容在室温下约为1096.8J/(kg·K),比Al体材料的比热容值900J/(kg·K)增加了约21.9%,表现出金属纳米晶体的热容增强效应.     

MEMS微波功率传感器等效电路模型的研究

为了提高热电式微机电系统(MEMS)微波功率传感器的灵敏度,需要对传感器的热电特性进行研究。首先根据热-电变量之间的等效关系建立了传感器的等效电路模型,利用该模型研究了不同的GaAs衬底厚度对负载电阻电-热转换能力的影响;接着建立理论解析模型研究热传导、热对流、热辐射对不同衬底厚度的传感器的电-热转换能力的影响,推导出相应的负载电阻温度分布,验证了等效电路模型;最终,在等效电路模型的基础上建立灵敏度与噪声系数模型,综合考虑它们之间的制约关系,得到了使传感器综合性能最佳的衬底厚度设计区间。根据建立的等效电路模型,对特定衬底厚度下制备的热电式MEMS微波功率传感器进行实验测试,频率测量范围达到30 GHz,输入微波功率从1 mW增加至100 mW。该功率传感器结构的灵敏度分别为0.184 3 mV/mW@1 GHz、0.130 1 mV/mW@10 GHz、0.101 3 mV/mW@20 GHz、0.071 8 mV/mW@30 GHz,并且该结构具有较大的动态测试范围。     

新型半导体感热开关元件——热敏感器

研究了多功能,高可靠性的新型半导体感热开关元件,这种新元件与过去的恒温器、热导开关、热敏电阻是不同的。这种新型热敏感器兼有温度传感器和无触点开关的优点。由于具有通过控制端远距离控制开关温度的特点,从而使过去的热敏元件不能实现的应用成为可能。     

基于纳米晶软磁合金的转矩、转速和转角多功能传感器研究

为提高传感器的多功能性,对一种可同时测量转角、转速和转矩的非接触式传感器进行了研究。首先,论述了传感器的结构和基于纳米晶软磁合金压磁效应的测量原理,然后推导出传感器的输出数学模型与灵敏度表达式。最后,在25～100℃温度范围、0～450N·m转矩范围及500～3525r/min范围内进行试验,得出相对于25℃的零点温度漂移为0.002 03%/℃(满量程),满量程最大线性度、重复度及迟滞静态误差分别为0.81%、0.50%、0.85%,转速最大相对误差为0.70%。试验数据还显示,该传感器的测量灵敏度为1.26mV/N·m,精度达到1.0%,对于一般工程应用是可行的。     

具有低辐射热的热导气体传感器设计与实现

针对传统热导传感器在高温工作条件下辐射热较高,造成传感器响应时间慢、检测精度低的问题,基于GO(氧化石墨烯)/α-Al_2O_3内外核结构设计并研制了具有低辐射热的热导气体传感器,省去了传统热导传感器制备的黑化步骤,并通过ANSYS有限元方法对所设计热导传感器的温度场进行仿真分析。GO载体材料采用氧化插层法制备,α-Al_2O_3载体材料采用化学沉淀法制备,经透射电镜观察,GO呈导热微片结构,α-Al_2O_3具有良好的低发射率颗粒状结构。测试结果表明:传感器具有良好的线性输出特性与功耗利用率,对CO_2气体的响应时间为27 s,恢复时间为16 s,灵敏度为0.26 mV/1%CO_2气体。