一种基于虚拟技术的气敏传感器测试系统

传统的气敏传感器测试是将传感器固定在一个已知体积的密闭容器中,通入一定浓度的被测气体,借助简单的电路设计,监测传感器的电阻表征性能。该方法存在配气误差大、动态响应弱、测试效率低等问题,无法满足用户的实际测试需求。针对该问题,提出了一种基于Lab VIEW虚拟技术的动态电阻匹配方法。介绍了整个测试系统的模块组成、各个模块的基本原理和实现方法。试验结果表明,应用该系统进行气敏传感器测试,测试误差减小了0.1%,测试时间也缩短一半。气敏传感器测试系统不但降低了试验成本,还解决了许多高灵敏度气体传感器无法测试的问题,为衡量气敏传感器的性能优劣提供了真实可靠的参数,在气敏传感器测试中具有广阔的应用前景。     

气体传感器标定配气系统设计

在气体传感器研制过程中,为了经济可靠地配置低浓度的标准气体样本,组建一套高精度实用化标定配气系统。本文简要介绍了系统组成和测试原理,并依据实际配气步骤推导出配气浓度公式。理论分析了系统不确定度,并通过标定试验表明配气装置实际偏差在2%内,满足设计要求。该系统还可满足工业应用和科学研究中标准气体的需求。     

一种基于局部多项式回归的气敏传感器模型优化算法

气敏传感器精确建模,为实现气体精确测量发挥重要作用。针对气敏传感器差异造成自动化系统不稳定问题,提出一种参数校准算法。然后基于改进PSO-BP神经网络拟合传感器响应值与气体浓度之间的关系特性,构建出二维气敏特性模型。同时为减少温度对数学模型影响,又提出回归分析三维模型优化方法。实验及应用结果表明,该参数校准方法以及模型优化方法,提高原模型参数精度以及系统可靠度,为气敏传感器制备与应用提供较高参考价值。     

一种应用于隔爆试验装置中的新型自动配气系统

针对应用于隔爆试验装置中的传统配气方法存在配气速度慢、系统体积较大的问题,设计了一种基于质量流量法的自动配气系统。该系统采用质量流量控制器精确控制多种不同气体的流量,输出的多种气体经混合装置均匀混合后,由O2分析仪和H2分析仪实时监测混合气体的体积分数。测试结果表明,该配气系统配气速度快、结构简单,配制的多种气体体积分数精度能满足GB 3836.2—2010的要求。     

CO_2气敏元件特性检测装置

介绍了一种合配气、温控、检气的流通型检测装置，具有简易可行、温度控制精确、能快速进行CO2气体浓度切换等特点，能较好地检测CO2气敏元件的静、动态特性。     

Au-In2O3 CO气体传感器的性能与机理研究

为了探讨氧化铟气体传感器的CO气敏性能和气敏机理,分别用化学沉淀法和浸渍法制备了未掺杂和金掺杂的氧化铟气敏材料,利用XRD和TEM对合成产物进行了表征.采用静态配气法测试了合成材料的气敏性能,利用气相色谱在线测试了CO在气敏材料表面的催化氧化产物,根据气敏性能与催化氧化结果研究了金掺杂氧化铟的气敏机理.实验结果表明:以2%质量比的金掺杂氧化铟对一氧化碳的反应有较高的灵敏度和选择性.根据金掺杂氧化铟对CO的催化氧化性能与气敏性能基本一致的结果,提出了金对氧化铟的CO增敏机理为化学增敏作用.     

用于实时、动态检测多组分气体的多传感器技术与电化学传感器系统

依据待测多组分气体交叉反应的动力学特性和暂态电化学原理,融合计算机控制的快速电势调制方法,提出并建立了基于单个气敏微电极的多传感器技术,构建了一类新的电化学多组分气体传感器系统.该系统既保持了电化学传感器的优点,又具备信息采集和处理的能力,成功地将单个气敏电极对多组分气体交叉敏感的致命缺陷转化为快速同时检测多组分混合气体的动力学条件加以利用,用单个气敏元件(电极)实施多组分气体的实时、动态检测.本文还就传感器系统的暂态电化学响应机制、检测精度、测量速度和连续检测的长期稳定性作了讨论.     

射频磁控溅射SnO2/MWCNTs 薄膜材料的气敏性能研究

采用射频反应磁控溅射方法制备掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)的snO2薄膜材料,并在此基础之上制作了N02气敏传感器,使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了SnO2/MWCNTs薄膜材料的表面形貌、物质组份材料特性,采用气敏元件测试系统来分析优越感的气敏效应,包括灵敏度、选择性、响应-恢复等特性,实验结果表明该气敏传感器对超低浓度(10ppb)NO2气体有很好的灵敏度,对干扰气体不敏感,提出了气敏机理解释实验现象.     

Matlab R2009环境下模拟称重传感器的数字化与性能测试

采用高精度的数字称重传感器是称重测量的发展趋势,本文应用∑-△转换、比率测量、斩波输入、同步50Hz/60Hz抑制、数字信号处理技术设计了一种高精度数字称重传感器,研究了Matlab R2009环境下数字传感器性能和ADC关键技术指标的测试方法,测试结果表明,该数字称重传感器综合精度达到了OIML C6等级,使用和操作也更加方便.     

氧化钨纳米线修饰多孔硅结构的制备及NO2气敏性能研究

针对多孔硅气敏传感器在室温下对NO2气体灵敏度较低、选择性不强的问题,采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,然后在多孔硅顶部溅射沉积金属钨薄膜并经高温热处理氧化形成WO3纳米线,制备出WO3纳米线修饰多孔硅结构及其气敏传感器,对WO3纳米线/多孔硅材料进行了SEM和XRD分析,测试了传感器室温下对NO2的气敏特性。结果表明,制备WO3纳米线的最佳热处理条件是700℃,此温度下增加金属钨膜溅射时间可提升WO3纳米线的生长密度? 所制备的传感器对NO2气体表现出反型气敏响应,特别是溅射1min金属钨的样品显示出优异的NO2室温探测能力与选择性,对4×10-6NO的气敏灵敏度是单纯多孔硅样品的 5.8倍。     

CuO—ZnO异质结气体传感器的敏感性能

ＣｕＯ—ＺｎＯ异质结气体传感器是一种新型的气体传感器,它有成本低、工艺简单、检测方便等诸多优点。主要研究了ＣｕＯ和ＺｎＯ不同比例情况下,该传感器的气敏性能。测试了它的阻温特性,及在不同温度、不同气氛条件下的灵敏度和响应特性,并从理论上对测试结果进行了分析和讨论。     

电磁铁力特性测试系统的研究

鉴于力特性是表征电磁铁性能的基本特性,基于力传感器和位移传感器等器件,提出了一种电磁铁力特性测试系统,介绍了其结构及原理,建立了测试系统模型,对测试系统误差进行了分析.通过试验研究了测试系统的动态系统误差,并对单向和双向两种特定结构的比例电磁铁的静动态力特性进行了测试.试验结果表明:该系统测试方便、测试结果准确可靠,适用于单向和双向电磁铁静动态力特性的测试.     

MEMS微型NO2气体传感器的研究

采用MEMS技术制作了硅基微型NO2气体传感器,选用高分子金属酞菁聚合物酞菁铜作为敏感膜,从半导体理论出发解释了酞菁铜的敏感机理。阐述了该传感器的结构与工艺流程,并测试了传感器的气敏特性、温度特性、响应时间和恢复时间等敏感特性。实验结果验证了酞菁铜对NO2气体的敏感性,该传感器可以检测到10^-6量级的NO2气体,且响应时间快。     

Pr6O11/SnO2复合材料的制备及对异丙醇气敏特性的研究

通过水热法和退火处理制备了不同Pr浓度(0%,1%,2%,4%)的Pr6O11/SnO2复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等方法对制备材料的物相结构、微观形貌和元素组成进行了表征,并制成旁热式气敏元件,对异丙醇气体进行气敏测试。实验结果表明,基于2%样品的Pr6O11/SnO2气体传感器的气敏性能最佳,在最佳工作温度200℃下对100×10^-6异丙醇气体响应达到16.2,是纯相SnO2传感器响应的2.3倍。最后,对基于Pr6O11/SnO2复合材料气体传感器的气敏机理进行了分析讨论。     

贵金属Au对半导体金属氧化物气体传感器性能影响研究

随着工业时代到来，为国家发展提供便利的同时，大量排放的有毒气体造成的环境污染问题逐渐影响人们的生活。如何快速有效地检测有毒气体的浓度成为一个重要的研究课题。文章主要通过溶胶凝胶法制备气敏材料，制作气体传感器，针对NO₂、SO₂、NH₃等有毒气体，测试其气敏性能。通过实验与数据分析，对比了几种常用的半导体金属气敏材料WO₃、SnO₂、In₂O₃的气敏性能，以及向材料中掺杂贵金属Au后的气敏性能，总结归纳了贵金属Au对几种气体传感器常用半导体金属气敏材料气敏性能的影响。研究发现，贵金属Au对提高气体传感器灵敏度和缩短响应恢复时间方面有着较为正面的作用。     

基于Compact FieldPoint模块的气敏传感器阵列自动测试系统

实现了一种可检测多种气体的气敏传感器阵列的自动测试系统;提出了可精确控制气体流量的配气系统;采用美国国家仪器(NI)公司的Compact FieldPoint模块实现了气敏传感器阵列的数据采集和测试系统的控制;并且利用图形化软件LabVIEW设计了一种兼容Compact FieldPoint模块的自动化控制和测试软件;结果表明,该自动测试系统稳定、便捷,可以在计算机自动测量与控制领域广泛的应用。     

一种新型石英晶振微天平水果气体传感器研究

为监测水果在仓储、运输等过程中的新鲜程度,研制了一种石英晶振微天平（QCM）气体传感器。以基频6 MHz的石英晶体为基片,运用一步原位聚合法在其上沉积了对甲苯磺酸（TSA）掺杂聚苯胺气敏薄膜,制作出QCM水果气体传感器。搭建了测试平台,设计了相应的起振、整形、差频、频压转换及数据采集电路。在室温下,测试了该传感器对放置不同天数的苹果释放气体的敏感特性。实验结果表明,在一定范围内,TSA掺杂浓度增加会改善传感器的气敏性能。传感器对放置不同天数的苹果释放气具有不同的响应特性,且具有灵敏度高、线性度好、响应速度快、重复性好等优点,有望在水果仓储运输方面得以应用。     

半球谐振子振动特性批量化测试技术

半球谐振子是半球谐振陀螺的核心部件,其振动性能测试贯穿生产加工、调平和装配整个过程,是半球谐振陀螺制造必不可少的环节,特别是对于高精度半球谐振陀螺,其谐振子具备高Q值低频率裂解的特性,需要高效率、批量化的测试手段,以满足半球谐振陀螺批量生产的需求。为解决谐振子批量化测试问题,首先,介绍了半球谐振子的工作原理,仿真分析了谐振子振动特性和表征方法;其次,针对半球谐振陀螺谐振子振动特性测试问题,提出了基于波动特性原理的振动特性测试方法;最后,根据所提出的振动特性的测试方法,设计了单腔室多工位谐振子振动特性批量化测试平台和工艺,采用激光测振仪进行振动信号的采集,完成了谐振子振动特性的检测,极大地提高了测试效率,满足半球谐振陀螺批量生产的要求。     

Y沸石改善SnO2气体传感器性能的研究

为了改善气体传感器的敏感性能,分别采用SnO2外涂Y沸石的涂覆法和Y沸石与SnO2混合法,用Y沸石对SnO2气体传感器进行改性.用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对混合法制备的Y沸石/SnO2复合材料的结构和表面进行了表征与分析.将这两类敏感元件进行了VOC气体的气敏测试.结果表明,与纯SnO2相比,Y沸石与SnO2直接混合的复合材料提高了对丙酮的响应值,而对其他气体响应值基本不变;涂覆法制备的气敏元件不仅提高对丙酮的响应值,而且减小了对乙醇的响应值,对乙醇起到一定抑制作用.初步分析了Y沸石对SnO2气敏特性改善的机理.     

弱化温湿度变化对气敏传感器影响的方法探究

金属氧化物气敏传感器可以实时检测识别化学气体成分,对不同化学气体成分敏感的传感器组成气敏传感器阵列,可以有效识别多种气味,进一步识别散发气味的物体及物体的状态。相比传统的化学试剂分析方法,气敏传感器阵列具有实时性、高可用性、高性价比等优点。金属氧化物气敏传感器的性能会受到温度、湿度的影响导致传感器输出值波动,对气敏传感器阵列正确识别气味产生干扰。利用温度、湿度与传感器输出值之间的能带关系构建能带模型,通过模型拟合实时温湿度及其变化对传感器输出值产生的影响偏差序列,利用计算得到的偏差值序列校正传感器输出数据,达到弱化传感器与温湿度相关性的目的。该方法应用于传感器数据采集过程后的数据预处理阶段,独立于构建完整气味识别系统中的数据建模过程。实验结果显示该方法有效增强了基于气敏传感器阵列构建的气味识别系统的目标识别率。