基于碳纳米管微传感器阵列和随机共振的气体检测方法研究

提出了一种基于多壁碳纳米管微传感器阵列和非线性随机共振算法的新型气体检测方法。微传感器阵列包括碳纳米管阳极传感器和碳纳米管阴极传感器以减小检测系统的交叉灵敏度。实验检测了乙醇、丙酮和氨气三种气体,传感器阵列响应输入随机共振系统进行处理,结果表明,信噪比曲线参数能够标定气体浓度和种类,且随机共振处理方法可以有效的降低系统的交叉灵敏度,检测系统具有较好的灵敏度和重复性,具有较好的实用价值。     

一种混合气体与温度同时检测的传感器阵列

针对主要烟气污染物气体一氧化氮NO/二氧化硫SO₂监测存在的温漂大、温度补偿系统体积大、成本高的问题,采用MEMS工艺,研制了一种三电极碳纳米管传感器阵列。该阵列由三个不同极间距的传感器构成,分别检测NO、SO₂浓度及温度。研究了极间距、气体浓度和温度对传感器的影响,分析了传感器对气体浓度和温度的敏感机理。三个传感器在不同的气体浓度、不同的温度下,具有不同的单值敏感特性。传感器重复性好、灵敏度高;阵列可以不分离混合气体,直接检测NO、SO₂成分及温度,具有温度补偿的功能,能够用于解决烟气污染物检测在工作温度变化时存在的误报问题。     

金属氧化物气体传感器检测混合气体组分浓度的线性方法与原理

金属氧化物气体传感器的交叉敏感特性给混合气体各组分浓度的定量检测带来了困难.基于传感器的灵敏度与被测气体浓度呈对数线性关系,同一传感器对不同被测气体具有不同的灵敏度,不同传感器对同一气体具有不问的敏感特性,描述了采用多个传感器检测混合气体各组分浓度的线性原理与方法,并介绍了识别未知多组分混合气体中某一组分浓度的方法.分析结果表明,在传感器有效测试浓度范围内,有n种组分的混合气体各组分的浓度的对数等于n×n的指数矩阵乘以n×1的指前系数与传感器的输出的函数的对数矩阵.实验结果显示.对混合气体各组分浓度检测的相对误差小于7%.     

一种用于管道地面标记的阵列式MEMS矢量声传感器仿真研究

针对目前对管道内检测器标记难和测量精度差的现状,提出了一种新型单片集成阵列式矢量声传感器。克服了现有矢量声传感器在油气管道内检测器方位估计中判断信号方位的不足,消除了左右舷模糊的问题。通过用ANSYS软件对阵列式矢量声传感器结构进行仿真,得出该阵列式矢量声传感器的灵敏度为2.05 mV/Pa,一阶模态为438 Hz,固有频率为438 Hz。最后根据分析得出阵列式矢量声传感器在管道内检测器方位估计中的定位角度公式。     

径向基函数网络预测混合气体浓度

基于气体传感器阵列的混合气体分析方法及研究现状,对径向基函数神经网络对混合气体浓度预测进行了研究.用气体传感器阵列对由四种不同气体组成的混合气体进行测量并以这些测量数据为样本对径向基函数网络进行训练,训练后可使径向基函数网络对各气体成分的浓度预测误差不大于6%.     

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。     

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。     

机会式电磁矢量传感器阵列互耦校正算法

针对电磁矢量传感器阵列中的互耦效应导致系统性能下降的问题,研究了一种分布式电磁矢量传感器机会式阵列互耦校正算法。首先建立可以从信噪比、波达方向估计精度和孔径扩展维数等性能方面分析线性阵列、三角形阵列和双三角形阵列等阵列结构特性的数学模型,然后根据性能分析结果构建了电磁矢量传感器机会式阵列架构,最后提出了适用于分布式电磁矢量传感器阵列的机会式互耦校正算法。实验结果从波达方向估计精度、空间谱估计精度和信噪比等方面证明了所提分布式电磁矢量传感器机会式阵列互耦校正算法比静态传感器阵列具有明显优势。     

基于径向基函数神经网络的智能嗅觉系统

提出了基于智能嗅觉系统的识别混合有毒气体组分浓度的方法。该系统包括两大部分：有毒气体传感器阵列模埠和径向基函数神经网络模块。前者用于获取反映有毒气体组分的电信号，后者用于提高识别混合有毒气体组分的选择性，降低气体传感器阵列中各个敏感器件的交叉灵敏度。径向基函数神经网络具有很强的非线性并行处理能力和容错能力，实例分析取得了满意的测量结果。     

嵌入式气体检测系统及其图像分析算法

针对传统气体检测方法的不足,提出了基于嵌入式和卟啉阵列传感器的气体快速检测系统及其图像分析算法。该系统通过USB接口的摄像头采集待测气体与卟啉阵列传感器反应前后的RGB图像信息,再由图像处理算法得到图像中每个卟啉点的颜色变化信息,最后通过模式识别算法得到待测气体种类和浓度。重点研究了检测系统的结构及软件功能的设计,给出了针对卟啉阵列传感图像的图像处理算法及与标准数据库匹配的模式识别算法。通过对氨气等气体进行试验,结果表明该系统及其分析算法能够很好地识别出气体的种类和浓度。     

激光微加工制作纳米气敏传感器阵列的工艺及特性研究

利用脉冲YAG激光微加工方法,在三氧化二铝陶瓷基片上一面集成了RuO2加热器,另一面集成了四单元电极制备了纳米气敏传感器阵列.对阵列的加热特性、热响应、温度分布及气敏性能作了深入的探讨.阵列单元平均能耗低于500 mW、热响应速度小于20 s、平面温度梯度小于5℃/mm、能充分拾取气敏材料的气敏信息,阵列气敏性能稳定性、重现性好.研究表明激光微加工方法制作纳米气敏传感器阵列是一种可控性好、灵活、方便、廉价的制作方法.     

运用神经网络进行气体分析的研究

介绍了采用非选择性气敏元件组成气敏阵列，并通过神经网络模式识别法，对多种混合气体进行组份分析的研究，以及目前已得到的初步结果．     

NO2高选择性气敏元件及其表面修饰

本文报导了用WO_3气敏材料制作高灵敏度、高选择性N0_2气敏元件的研究结果,并利用修饰技术在元件特性的改善和提高方面做了初步实验,对元件敏感机理也做了初步探讨.结果表明,元件对N0_2具有高灵敏、高选择特性,元件阻值合适且响应恢复快,并有良好的抗湿度特性,通过对元件气氛处理、掺杂等表面修饰技术可明显提高元件的气敏特性.     

A selective room temperature formaldehyde gas sensor using TiO2 nanotube arrays

A new gas sensor using TiO₂ nanotube arrays was fabricated and explored for formaldehyde detection at room temperature. Highly ordered vertically grown TiO₂ nanotube arrays were synthesized by using the conventional electrochemical anodization process. The sensor using the fabricated nanotube arrays as the sensing elements demonstrated a good response to different concentrations of formaldehyde from 10 to 50 ppm and a very good selectivity over other reducing gas species such as ethanol and ammonia at room temperature. While the exact sensing mechanism is unclear, some possibilities are briefly discussed.     

Novel capacitive sensor: Fabrication from carbon nanotube arrays and sensing property characterization

A sandwich-structured gas sensor based on vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays was fabricated and investigated for ammonia and formic acid sensing. Vertically aligned CNT arrays were synthesized by acetone pyrolysis in anodized aluminum oxide (AAO) templates without the use of catalysts. The capacitance change of the sensor with target gas exposure was used as the sensing parameter. The sensor had relatively short response and recovery time. It was completely recovered within 6 min, without requiring any external stimuli. The possible mechanism of the responses was also discussed.     

基于气体传感器阵列的白酒特征分析

利用气体传感器阵列进行食品质量检测是电子鼻应用中的一个重要方面。采用7只TGS传感器构成的阵列对8种市售白酒进行了动态测量,并对其进行分类。结合主元分析法(PCA)对传感器阵列信号与白酒的品牌、香型、原料、产地、酒精度等特征之间的关系进行了分析。结果表明,传感器信号在上述白酒特征上表现出很强的聚类特性,按原料划分可以得到最佳的分类效果。     

基于小波包分形的瓦斯传感器故障诊断方法

针对瓦斯传感器的故障诊断问题,提出一种基于小波包分形的瓦斯传感器故障诊断方法。使用3层小波包对故障信号进行分解和重构,获得不同频带的重构信号,计算各个重构信号的分形维度,并构成对应的故障特征向量。以此作为输入向量来训练支持向量机（SVM）,完成故障的诊断。实验结果表明：该方法能有效地提取传感器的故障特征,提高了传感器故障诊断的准确率,可有效地应用于瓦斯传感器的故障诊断。     

气-气复合型高选择性氢气敏感元件

根据半导体气敏元件电路工作原理,设计了一种新型的气－ 气复合型的半导体Ｈ２ 敏感元件,推导出了其灵敏度、选择性及热稳定性的关系式,指出了构成高选择性及好的热稳定性的复合气敏元件需满足的条件,并在实验中得到验证。     

热催化气体传感器的特性分析及其设计原则

热催化气体传感器的输出受诸多因素的影响,从理论上分析其输出特性有助于传感器的优化设计和性能评估。从一个热催化气体传感器的典型结构和热催化气体敏感机理出发,应用热平衡方程和热敏电阻的电阻温度关系推导了传感器输出与被测气体浓度、催化反应速度、工作温度以及传感器结构尺寸等之间的定量关系。从推导过程中的诸多假设,得出了热催化气体传感器设计时应遵循的一般原则。