基于QCM的不同形貌ZnO的湿敏性能研究

通过水热法制备了粒状和片状两种不同形貌的ZnO,以这两种形貌的ZnO修饰QCM作为湿度传感器,结合饱和盐溶液法(相对湿度:11％～95％RH)和H2O分子在ZnO上的吸/脱附机制对此新型压电传感器的湿敏性能(线性度、响应时间和回复时间)进行评价和研究.实验结果表明:粒状ZnO修饰的QCM传感器相较于片状ZnO修饰的QCM传感器线性度更好,响应时间和恢复时间更短,且该型传感器在低湿条件(33％,55％ RH)恢复时间大于响应时间而在高湿条件(75％,85％,95％ RH)恢复时间小于响应时间.实验和理论研究说明:ZnO微观形貌对该型传感器湿敏性能至关重要,而H2O分子在ZnO上的吸/脱附机制决定了其恢复/响应时间随湿度变化的技术特点.     

基于纳米材料的无源RFID温度传感器设计

射频识别(RFID)技术与传感器的一体化设计，具有数据采集便捷和部署方便等优点，在智慧农业和食品溯源监测领域具有潜在应用价值。提出一种基于氧化锌(ZnO)/还原氧化石墨烯(RGO)的无源RFID一体化温度传感器设计，传感器天线和电极主要采用微带贴片天线制作，天线及电极结构通过HFSS软件进行仿真设计及优化，然后利用热转印技术在环氧树脂覆铜板上通过化学刻蚀制备图形化电极；传感器的温敏材料为水热法制备的ZnO/RGO纳米复合材料。ZnO/RGO温敏材料阻抗随环境温度发生变化，从而引起RFID射频谐振中心频点偏移，以射频回波损耗和归一化频移来度量环境温度的变化，在10℃～60℃量程范围内，该传感器的温度灵敏度可达0.86 dB/℃,线性度R²=0.99。     

常压等离子体射流沉积ZnO及其传感特性研究

提出了一种环保、高效、低成本的传感器制作方法.应用等离子体射流喷枪沉积ZnO半导体材料,其中等离子体射流喷枪的气源为N2,电源采用输出频率为20 kHz的高频高压电源.使用Zn(NO3)2的水溶液作为前驱物,经过雾化装置形成气溶胶,气溶胶在等离子体的氛围中成功在衬底上沉积出一层ZnO半导体材料,通过XRD、SEM、UV-Vis等对其进行表征分析.并对基于该方法制备的ZnO湿度传感器性能进行表征.ZnO沉积时间为5 min时的灵敏度最高,低湿和高湿下分别为0.435 pF/% RH和19.634 pF/% RH,同时该样品的迟滞、响应时间与恢复时间亦是最优.     

山东大学研制出ZnO气敏传感器

由山东大学蒋民华院士等承担的山东省科技攻关项目——纳米材料和器件的制备、表征及其应用，日前通过了山东省科技厅组织的技术鉴定。该课题首次利用多孔纳米固体研制出ZnO气敏传感器，成功解决了困扰传感器生产厂家多年的ZnO气敏传感器本征电阻过高和工作稳定性较差的问题。该项目研制的Ⅲ—Ⅴ族半导体纳米复合发光材料和氧化锌多孔纳米固体气敏传感器为国内外首创。     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

基于弹性膜片的薄膜溅射式拉力传感器研究

介绍了一种基于弹性膜片结构的拉力传感器,敏感元件薄膜电阻应变栅采用离子束溅射、光刻技术与弹性体结合成一体。文中给出了传感器的基本结构及零点补偿和信号转接电路,介绍了薄膜电桥的制备过程,并对弹性体进行了仿真与分析。实验结果显示,该传感器在满量程范围内能满足设计要求,其额定载荷为850 N,灵敏度优于0.01377 mV/N。且其安全过载系数约为6.62,为同类拉力传感器的2~3倍。对传感器的标定表明,该传感器的综合误差不大于额定输出的0.013%。     

基于环形微热板的ZnO微气体传感器设计

提出一种新型的设有环形结构微热板的硅基ZnO微气体传感器。利用ANSYS软件,将环形电极结构与传统的蛇形结构进行温度分布的模拟仿真,发现该结构能供给传感器更高的温度且中心温度分布均匀,进而解决了现有传感器功耗大的缺点。通过对RF磁控溅射ZnO薄膜的工艺摸索,得出了适宜作气敏薄膜的制备参数。该传感器在250℃下对（200-1000）×10-6CH4气体有很好的响应。     

微液滴注法制备掺杂ZnO传感器及其气敏性能研究

采用自制ZnO颗粒,通过丝网印刷制备了ZnO平板型厚膜气体传感器,使用微液滴注的方法对ZnO传感器进行Mg,Mn,Sn,Pd掺杂,测量了传感器对乙醇、丙酮、苯、乙酸的气敏性能。结果表明:微滴掺杂能有效提高传感器敏感性和选择性,其中,Mg掺杂传感器对乙醇和丙酮具有最大响应值,同时Mn掺杂传感器对乙酸表现出了较好的选择性。     

波纹膜片的设计方法研究

波纹膜片是一种环状同心波纹的圆形膜片,是差压传感器的核心零件。针对传统膜片设计计算方法存在的计算工作量大、误差大、周期长、费用高、难以计算膜片在受力状态下的应力分布情况等缺点,以经典的膜片压力特征方程为理论依据,辅以有限元分析方法,对膜片进行设计。对基于该方法设计的膜片进行一系列的测试和验证。结果表明,与传统设计方法相比,该方法不仅缩短了膜片的设计周期、提高了设计精度,而且满足了传感器对膜片的特性要求,对于类似膜片的设计具有一定的参考意义。     

本期摘要

碳纳米管修饰电极的制备及其对NADH的电催化氧化;用于机器视觉系统设计的基于二次曲线的椭圆估计;ANSYS在高精度压力传感器感压膜片结构分析中的应用;一种多通道超声波测厚系统的研究;多眼红外传感器检测目标温度分布技术研究;     

类积木状ZnO气体传感器的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了类积木状ZnO纳米结构,利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的ZnO纳米结构的物相、化学组分及微观形貌进行了表征与分析。对基于ZnO纳米结构的气体传感器进行甲烷气敏特性测试,测试结果表明:该传感器的最佳工作电压为5 V,在该电压下对体积分数为200×10-6甲烷气体的灵敏度可高达55.4%,最低检测限为1×10-6。     

基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器

ZnO薄膜具备吸收光谱的温变特性,可有效促进光纤布拉格光栅传感器的工作性能。因此设计了基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器,选用高纯度的ZnO靶材在多功能多元镀膜系统,通过Haruo Takashashi构建计算模型,设计具有光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器。其中温度传感头通过将制备好的ZnO薄膜镀于蓝宝石三棱镜斜边面上,结合蓝宝石三棱镜、凸透镜以及光纤面,加强光源利用率,实现光纤布拉格光栅传感器的设计。实验结果表明,所设计的光纤布拉格光栅传感器的波长漂移量会随着ZnO薄膜热膨胀系数不断提高而增加,ZnO薄膜等效折射率大的波长漂移量要比等效折射率小的低,对比多种传感器性能后,发现所设计的传感器温测范围广、响应时间短、测量精准度高。     

一种新型光纤压力传感器

本文阐述一种三光纤压力传感器的测压原理及实现强度调制方法,并对传感器的光路、调制机构、膜片设计作了具体的介绍。实际功能测试结果表明,利用该传感器可以克服光强变化及膜片反射系数不同对测量结果的影响,具有较高的精度。     

基于纳米ZnO-壳聚糖-酪氨酸酶生物传感器对邻苯二酚的测定

以Zn(Ac)2和N,N-二甲基甲酰胺为原料,采用水热合成法在160℃下合成出了纳米ZnO,并用X-射线衍射、透射电镜表征了所制备纳米ZnO的结构,同时以制备的纳米ZnO固定酪氨酸酶制备了多酚生物传感器,结果表明高等电点的纳米ZnO在很大程度上促进了酪氨酸酶与电极之间的直接电子传递,能够有效地用于多酚的测定.     

氧化锌纳米棒/单晶硅的酒精传感器研究

首先采用射频溅射在单晶硅(Si)上制备氧化锌(ZnO)薄膜,作为生长ZnO纳米棒的晶种层,再在水热条件下生长ZnO纳米棒.X射线衍射、X射线能量色散谱,扫描电镜及室温光致发光谱对样品的物相结构、成分、表面微观形貌和晶体缺陷进行了表征.结果表明合成的ZnO纳米棒是六方纤锌矿结构,长径比较高,结晶良好.研究了ZnO纳米棒/单晶Si传感器在空气和酒精气体中的电压-电流(Ⅰ-Ⅴ)特性,阻抗谱及响应-恢复时间.该传感器在+6 V的偏置电压下,其电阻在0.08 g/L酒精气体中下降71%,响应时间小于1 min,可以作为一种新型的酒精气体传感器.     

一种冲击加速度传感器的研究

本文介绍一种周边固支圆形膜片硅压阻式冲击加速度计的工作原理和结构,以及硅膜片尺寸与传感器输出的计算关系,冲击加速度传感器的电阻设计,及其器件的制作工艺流程。通过冲击试验,证明了该加速度传感器在高加速度作用下的实用性。     

基于Al掺杂ZnO的丙酮气敏传感器以及紫外光激发对其气敏性能的影响

采用溶胶凝胶法制备的Al掺杂ZnO纳米粉末（AZO）。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征样品的晶体结构和表面形貌。采用浸渍提拉法将该样品制成旁热式气体传感器,检测其对不同气体的响应恢复特性。结果表明：Al掺杂ZnO表面粗糙,Al的掺杂能够抑制ZnO晶粒增长。当工作温度为70℃、湿度为27%RH时,4.98wt.%Al掺杂ZnO对丙酮气体具有很好的选择性,电阻灵敏度达到了14075,响应和恢复时间分别为1 s和3 s。紫外光照射可明显提高传感器的气敏特性,并降低工作温度。     

基于微接触印刷的ZnO紫外传感器特性研究

采用微接触印刷技术和水热生长方法在硅基底上实现了ZnO种子层的图案化转移与纳米线阵列的可控制备。利用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对制备的ZnO纳米线晶体结构、化学组分以及表面形貌进行了表征,并对制备的ZnO纳米线传感器进行了紫外特性测试。测试结果表明:随着紫外光强度的增加,传感器的光暗电流比和光响应度也随之增加。当紫外传感器偏压在4.5 V时,其光暗电流比为80.8,响应度可达4.05 A/W。     

压力传感器封装中波纹膜片的结构优化

对压力传感器隔离封装中的关键部件——波纹膜片,采用有限元分析的方法,分别得到了2,4,6个波纹的膜片的弹性特性,并根据封装要求选择了6波纹的膜片。通过比较不同波数的膜片对压力传感器输出信号的影响,验证了膜片结构优化的正确性。最后,使用6波纹的膜片进行封装,得到了性能稳定的压力传感器,并测试得到了其主要的静态参数。     

一种新颖的振动传感器及其应用电路

本文介绍一种利用驻极体话筒制作的振动传感器以及相应的振动信号放大、比较、处理电路,具有灵敏度连续可调、振动信号可采样保持等较好的实用性能。一、振动传感器的制作驻极体电容话筒把声音转变为电信号的原理是因为它的振动膜片与极板间形成电容,当膜片随声波发生振动时,电容两端因膜片上的静电场发生变化而产生交变电压信号,从引出线将电信号引出。我们如果采取办法,让外界振动时,话筒膜片也发生振动,这个话筒即可把外界的振动信号转变为电信号,成为一种振动传感器。具体制作方法如下: