ZrO2:TiO2复合纳米纤维湿度传感器的直、交流特性研究

利用ZrO2:TiO2复合纳米纤维制作了特性良好的电容型湿度传感器.该湿敏元件在100 Hz测量频率下灵敏度较高,线性度较好.其电容值在11％ ～98％相对湿度范围内从20 pF变化到1.5×105 pF.文中从直流特性(伏安特性、极性反转瞬时性)和交流特性(复阻抗)的角度分析了该湿敏元件的感湿机理.利用瞬时直流极性反...     

热氧化纳米Zn制备ZnO厚膜及其气敏特性的研究

以激光-感应复合加热法制备的纳米Zn为气敏基料,以蒸馏水为粘结剂,用空气电阻炉在600℃氧化烧结2 h,在Al2O3陶瓷管上制备了旁热式厚膜气敏元件.然后进行了XRD检测和SEM电镜观察,以静态配汽法作气敏性能的测试.结果表明:ZnO形成了由纳米棒、纳米薄片组成的带空隙的厚膜,其颗粒形貌和膜结构能够承受气敏性能测试的温度冲击而保持稳定,对VOCs具有较好的气体敏感性.     

用非加热式气敏传感器的有毒气体报警器

在有毒气体报警器的设计制作中,气敏传感器通常选用加热式、旁热式及催化燃烧式的半导体气敏元件。由于该类元件在工作时需要加热,元件长时间处于较高温度状态下,引起灵敏度变化,需要定期对气敏元件进行标定,给使用带来不便,同时由于加热也使得元件的功耗较大。下面介绍一款由非加热式气敏传感器构成的简易有毒气体报警器,可以克服以上不足。电路原理图如附图所示。气敏传感器采用非加热式气敏传感器TP-1.1A,它是采用纳米SnO2进行半导体掺杂,以微珠结构制成的非加热式低功耗气敏传感     

ZnO薄膜在传感器方面的最新应用进展

ZnO薄膜是一种新型的、性能优良的半导体材料.本文详细介绍了ZnO薄膜在声光器件、压电器件、气敏元件、声表面波器件、压力元件、湿敏元件和紫外探测器等方面的最新应用进展,并对该材料的发展趋势进行了展望.     

补偿式气敏元件的研究

提出了由n型气敏材料和p型气敏材料构成的补偿式气敏元件的原理及实现补偿的条件.据此原理制作了由γ-Fe_2O_3和LaFeO_3构成的补偿式元件.该元件有效地克服了乙醇的干扰,提高了对丁烷的选择性.     

超微粒氧化铁的制备与气敏性能的研究

本文采用PCVD法制备了纳米级的超微粒氧化铁气敏材料.用这种材料制备的气敏元件具有工作温度低、灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点.不需掺杂,改变工作温度和热处理温度便可获得对酒精蒸汽和C_2H_2气体具有选择性的气敏元件.这种材料像SnO_2,ZnO气敏材料一样,在205℃左右出现电导极值.超微粒α-Fe_2O_3的气敏机制属表面控制型.     

SnO2纳米棒一维纳米材料气敏特性研究

在NaCl KCl熔盐介质中,在610～760℃焙烧利用室温固相反应合成的SnO2纳米棒前驱物,成功制备了SnO2纳米棒.利用TEM、XRD和XPS对SnO2纳米棒形貌、成分进行了表征和分析,SnO2纳米棒直径为10～60 nm,长度从几百个纳米到十几个微米.以SnO2纳米棒为原料,分别制备了厚膜气敏元件,考察了其气敏特性.在工作温度为300℃左右时,660℃焙烧制备的SnO2纳米棒元件对乙醇具有较高的灵敏度、好的选择性和响应恢复特性.     

一种新型的湿敏陶瓷材料体系

在碱金属氧化物掺杂的ZnSnO_4系气、湿敏材料中掺入LiZnVO_4,既可提高ZnSnVO_4系的湿敏性能,又大大地改善了元件的机械强度,同时使其低温(11%RH)阻值也适中(约10MΩ).通过控制烧结温度、时间及LiZnVO_4的掺杂量,可制得灵敏度高、稳定性较好的湿敏元件.显然,对Zn_2SnO_4-LiZnVO_4系湿敏性能的系统研究,有助于Zn_2SnO_4材料的气、湿敏多功能化.     

SnO2掺杂纳米TiO2材料气敏性能研究

以纳米TiO2为基料掺杂适量SnO2作为气敏材料,通过传统的气敏传感器制备技术,制作出旁热式气敏传感器,研究了此类传感器对有机挥发气体甲醇、甲醛、乙醇、丙酮的气敏特性,并利用Gaussian03软件,对各被测气体的分子轨道进行了计算分析,对TiO2-SnO2气敏元件的选择性机理做了定性分析.结果表明:TiO2-SnO2传感器对甲醇、甲醛、乙醇等有机挥发性气体具有极高的灵敏度,在不同工作电压下对各类气体表现出较好的选择性,气体分子轨道能量的差异是元件气敏选择性的定性因素.     

用复阻抗法分析纳米钛酸钡湿敏元件感湿机理

用复阻抗方法对硅衬底纳米钛酸钡湿敏元件的感湿机理进行了分析。实验测量了湿敏元件在不同相对湿度下的复阻抗特性曲线及阻抗、电容等参数随频率的变化曲线。分析出相应的等效电路,推导了等效电路有关参数,分析讨论了纳米钛酸钡湿敏元件的感湿机理。低湿时,感湿材料本身颗粒电阻和电容及吸附的少量水分子共同起作用;高湿时,吸附的水分子电离和极化起主要作用。     

WO_3气敏薄膜的膜厚对气体响应时间的影响

用简单的模型分析了薄膜气体传感器敏感材料的膜厚对气体响应时间的影响,该模型适用于分析WO3薄膜气体传感器的敏感特性。薄膜气体传感器的敏感特性依赖于气体原子在薄膜内的扩散和与气敏材料的响应;而气体原子在薄膜内的扩散是由薄膜厚度决定的。经过推导得出理论上WO3薄膜对NH3的敏感特性,并将其与实验所得的数据进行比较。最后,给出了WO3薄膜气体传感器的气敏特性与气体在其膜内扩散和膜厚的关系。     

LC无源无线气体传感器的制备及对NH3气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管与聚苯胺掺杂作为传感器的气敏材料.通过丝网印刷技术将无铅铝浆印刷在氧化铝陶瓷基板上形成电感线圈,并将制备好的气敏材料涂覆到电感线圈上,制备出LC谐振式无源气体传感器.制作成气体传感器后在NH3气氛中进行测试分析,实现了在密闭环境下的非接触测量.重点分析了在室温下NH3气体的浓度对传感器谐振频率f0的变化及响应恢复时间的影响,结果表明气体浓度在300×10-6时,传感器的灵敏度为4.499 MHz.     

电子鼻系统对危险爆炸物的识别研究

采用纳米氧化锌厚膜气体传感器组成的阵列对硝铵、矿山炸药、苦味酸、2,4二硝基甲苯(DNT)4种典型爆炸物样品进行了实验。称取4mg爆炸物样品,采用动态实验对18只传感器进行筛选、优化,得到6个最优元件组成的阵列。采用静态实验考察了传感器的检测能力,结果表明:随着待测样品浓度的增加,6个传感器的灵敏度均呈指数上升,且该方法能够检测到4种爆炸物样品的最小浓度均低至3.34μg/L。为进一步与实际应用相接近,采用完全动态小剂量实验,结果表明:在15.4μg/L浓度处提取斜率最大值为特征值对阵列进行判别函数分析,可使4种典型爆炸物在该浓度水平能够完全区分。     

平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究

材料内部不同损伤具有不同的介电特性,利用平面电容传感器可以实现无损检测。平面电容传感器电极位于同一平面,敏感场非均匀分布,电极结构是影响传感器敏感场分布的主要因素。研究敏感场分布特性有助于提高传感器测量精度。本文基于有限元研究了不同电极结构的平面电容传感器,仿真结果表明,矩形叉指电极敏感场分布均匀性好。分别优化矩形叉指电极和圆形电极结构参数,并基于PCB工艺研制传感器用于材料损伤检测。实验验证了平面电容传感器用于材料探伤的有效性,且矩形叉指电极传感器测量效果优于圆形电极。     

基于打印聚合物薄膜技术的NH_3传感器

研究了一种新型的采用打印技术的NH3传感器,探讨了打印"墨水"材料聚苯胺和聚吡咯的制备和"墨水"掺酸比例对NH3传感器敏感度的影响。为了提高传感器灵敏度,分别对传感器的直流和交流阻抗特性进行了研究。结果发现在1.5 kHz左右交流阻抗的测试条件下,传感器灵敏度要较直流阻抗测试高近1个数量级。此外还通过构建1个交流阻抗拟合模型对传感器交流阻抗变化过程作了解释。研究的采用打印技术基于聚合物的NH3传感器具有成本低,可以制作在柔性衬底上和适合大规模生产等特点,在食品加工、养殖业和医疗等领域具有广泛的应用前景。     

大气环境中先进与实用NH3测量技术进展

NH3是大气的重要组成部分，对于中和酸性气体和维持生态平衡起着重要作用。但同时作为大气污染物，NH3严重地影响着人类生存环境。而且气态NH3可以与硫酸、硝酸和盐酸发生化学反应而形成的铵盐，进而增加大气污染物PM2．5颗粒物的浓度。因此，大气环境中NH3体积分数精确测量越来越受到人们的重视。介绍了近年来6种先进大气NH3体积分数检测技术（TDLAS，PAS，CRDS，DOAS，TDLAS和纳米材料传感器）的研究方法与研究进展，总结并归纳了这些技术的特点，同时，选择有代表性的测量实验结果进行分析对比。简要介绍了4种实用大气NH3检测技术（湿化学、CIMS，IMS和金属半导体传感器）的特点与研究现状。     

A parametrized three-dimensional model for MEMS thermal shear-stress sensors

This paper presents an accurate and efficient model of MEMS thermal shear-stress sensors featuring a thin-film hotwire on a vacuum-isolated dielectric diaphragm. We consider three-dimensional (3-D) heat transfer in sensors operating in constant-temperature mode, and describe sensor response with a functional relationship between dimensionless forms of hotwire power and shear stress. This relationship is parametrized by the diaphragm aspect ratio and two additional dimensionless parameters that represent heat conduction in the hotwire and diaphragm. Closed-form correlations are obtained to represent this relationship, yielding a MEMS sensor model that is highly efficient while retaining the accuracy of three-dimensional heat transfer analysis. The model is compared with experimental data, and the agreement in the total and net hotwire power, the latter being a small second-order quantity induced by the applied shear stress, is respectively within 0.5% and 11% when uncertainties in sensor geometry and material properties are taken into account. The model is then used to elucidate thermal boundary layer characteristics for MEMS sensors, and in particular, quantitatively show that the relatively thick thermal boundary layer renders classical shear-stress sensor theory invalid for MEMS sensors operating in air. The model is also used to systematically study the effects of geometry and material properties on MEMS sensor behavior, yielding insights useful as practical design guidelines.     

导管操作系统中力觉传感器信息的获取与控制研究

针对导管操作系统中力觉传感器反馈力的获取与控制进行了研究,导管前端采用光纤力传感器测量导管的顶端力;导管侧壁采用基于PVDF材料开发的微力传感器来测量导管的侧壁力。该导管操作系统对力觉传感器的输出信息进行了监测,实现了一种带有受力信息监测的主—从模式的新型导管操作系统。实验结果表明:该系统能够较好地实现受力信息的反馈。     

面向目标侦测的非配合式无线传感器网络研究

针对战场目标侦测需求,在满足无线传感器网络低成本、低功耗约束条件的前提下,选择了传感器组合,设计实现了非配合式无线传感器网络硬件平台,采用红外传感器作为"唤醒传感器"实现节点休眠唤醒功能,同时检测人员与车辆,磁阻传感器负责铁磁物质检测,声音传感器实现车辆与人员的声音信号特征检测,利用简单实用的数据处理方法对各传感器信号...     

基于可视传感阵列的NH_3快速检测方法

为实现环境中NH3污染物的快速、灵敏的检测,以卟啉及其衍生物和酸碱指示剂为敏感材料构建了一种6×6的可视传感阵列。用设计的可视传感阵列对4种不同体积分数NH3进行了检测,反应时间为2 min。实验结果显示:阵列对NH3的响应时间小于30 s,可以有效识别×10-9体积分数的NH3;对于不同体积分数的气体,其可视差图欧氏距离与体积分数存在线性关系,相关系数R2=0.996 2;SPSS聚类分析结果表明:阵列对4种不同体积分数NH3识别准确率达100%。本可视传感阵列可以快速、灵敏地检测NH3。