MEMS红外光源及应用

针对传统红外光源需要另加调制部件,使得传感体系价高和笨重的不足,利用微电子工艺研制了一种用于便携式非扩散红外气体传感器的电调制红外光源,并对其辐射特性进行了测试。将光源应用于自行搭建的小型红外吸收气体传感系统中,对不同气体体积分数的CO2和SO2气体进行探测,测量精度分别达到20×10-6和50×10-6气体体积分数。重复测量偏差在10%之内,且光源辐射性能稳定,可用于多组分气体探测。     

测空气中微量CO的Pt/YSZ电位型传感器

应用Y_2O_3稳定的ZrO_2固体电解质电池:O_2(air),CO,Pt│YSZ│Pt,O_2(air),测量了410~500℃温度范围内的空气中微量CO浓度(51~819)×10~(-6)与电动势关系.响应电动势的灵敏度随温度增加而降低,至500℃渐趋于零.在一定温度下,测量电动势可随被测气体的流量(流速)增大而升高,归因于CO在Pt电极上脱附减小.500℃时含有51×10~(-6)CO的空气,在2L/min流量(相应流速54cm·s~(-1))下的测量电动势为18mV,响应时间≤30s.     

新疆原油馏分油表面张力的实验测定与预测方法

实测新疆原油 18个宽、窄馏分油不同温度下的表面张力 10 2组 ,在所得数据的基础上 ,采用逐步回归方法处理实验数据 ,得到计算石油馏分表面张力的计算式 2个 ,其平均绝对偏差分别为 0 41× 10 -3N/m和 0 32×10 -3N/m ,,平均相对偏差分别为 1 82 %和 1 39%。考察两种常用计算方法对新疆油表面张力计算的适用性 ,其平均相对偏差分别为 15 6 %和 2 4 4%。通过对这两种方法进行修正 ,平均相对偏差分别降到 1 2 9%和 1 97% ,其准确性与所得关联式相当     

基于曲面拟合理论CO_2传感器数据融合研究

针对CO2气体传感器在实际应用中,由于环境因素干扰而导致检测精度下降这一问题,提出了采用曲面拟合理论的数据融合方法来消除环境温度对传感器输出的干扰。实验是在气体和温度的二维标定系统中进行,实验温度为0~50℃,CO2气体体积分数为(0~2000)×10-6,标定点取36个。通过数据融合,有效地降低了温度变化对CO2气体传感器输出的干扰,提高了气体传感器和温度传感器的测量准确度。     

基于13X型沸石分子筛的类神经毒气传感器

研制了基于13X型分子筛阻抗型气体传感器,探测了神经类毒气沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)。通过交流电压对传感器进行激励,得到其交流阻抗谱的变化,从而实现对不同体积分数DMMP的检测。对0.2×10-6,0.4×10-6和1×10-6DMMP气体分别进行了检测,在1×10-6时(频率为0.01 Hz)电阻的相对变化可达13.2%;同时,分别采用13X型和Cu-β型分子筛作为敏感膜对1×10-6DMMP,100×10-6CO2和饱和蒸汽压下的乙醇气体进行了选择性比较实验。实验表明:基于13X型分子筛膜传感器对DMMP的探测有较好的灵敏度和选择性。     

基于GA-BP神经网络的红外CO2传感器湿度补偿研究*

为了提高红外CO2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先研究了不同镀膜对非色散扁锥腔CO2气体传感器的红外吸收效率和灵敏度的影响.然后搭建了湿度实验平台,着重研究了环境湿度对气体浓度测量结果的影响.最后,采用遗传算法优化的BP神经网络算法(GA-BP)对传感器进行了湿度补偿.实验结果表明:在室温条件下、0～2000×10-6浓度范围内,镀金腔体的CO2传感器具有更高的红外吸收效率和灵敏度;在40％～80％湿度范围内,CO2气体传感器的测量误差与相对湿度密切相关,最高误差达645×10-6.采用GA-BP算法数据融合补偿后,传感器湿度漂移得到了较好抑制,整体平均误差小于±110×10-6,表明CO2气体传感器的测量精度得到了大幅提升.     

双选择电极传感硫离子监测仪的电分析性能

双选择电极传感硫离子监测仪的设计,是基于硫离子在溶液中的酸碱平衡理论,仪器采用三电极系统。仪器的特点是:试液 pH 在一定范围内波动,而测值不受影响。仪器采用加法电路测量电平、使用比例放大器、增益与定位电路、高输入阻抗低输入电流的运放跟随器等,对测量按键示作了新安排。 监测仪的直流电压测量误差为士0.lmv,pH测量误差为士O.O01pH、测定方法误差为士5%水平,对pHI~5.5试液,测值波动士1.3mV,对pH9~12试液其实际测值波动士1.OmV。用于流通系统中硫子的监侧,对3.OO×10~(-3)、3.00×10(-4)、3.00×10(-x),mol/L溶液,其标差分别为0.14×l0(-3)、0.15×10(-4)、0.17×10(-5)mol/L均能满足环境监测要求,本仪器具有一定实用价值.     

基于光纤传感技术的金属线胀系数非接触测量

针对传统金属线胀系数测试方法存在的缺陷,介绍一种新颖的金属线胀系数实时非接触测量方法。该方法是利用反射式光纤位移传感器输出特性曲线的线性区实现微位移测量的原理,从而实现对金属线胀系数的测量,实验给出了测试结果:黄铜棒的线胀系数为 18. 81×10-6 /℃,铁棒的线胀系数为11. 69×10-6 /℃。该方法无论是操作过程还是测量精度都优于传统测量方法。     

基于电子鼻的空气中可挥发有机物定量分析

采用6只不同掺杂的纳米ZnO气体传感器组成的电子鼻实现了空气中乙醇、丙酮、苯的定量分析。对比了多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)、人工神经网络(ANN)等不同算法在本实验中的应用,其体积分数平均标准误差分别为16.71×10-6,34.183×10-6,7.242×10-6。基于非线性函数映射的ANN算法具有最佳定量精度。研究表明:电子鼻在可挥发有机物(VOCs)定量分析中有潜在的应用前景。     

Li2CO3/YSZ电极制备方法对CO2传感器性能的影响

借助X射线衍射和扫描电镜,研究烧结、熔融和承载三种典型Li2CO3/YSZ敏感电极制作方法对CO2传感器性能的影响.结果表明,三种方法均能制备出致密的Li2CO3/YSZ敏感电极薄膜,并在实验条件(500℃,CO2浓度范围(318～576800) ×10-6)下对待测气体中的CO2具有准确的响应;熔融法制作的电极薄膜颗粒较其他两种方法大,且由于电极体系中涉及Li2ZrO3和Li2CO3的相互转化反应,使得传感器长时间稳定性受到影响.     

一种基于加样针结构的电容法液位检测系统

为实现全自动凝血分析仪加样过程高灵敏度和高精度的液位检测,采用了电容传感器原理和步进电机运动控制相结合的方法。介绍了探针式电容传感器的结构与工作原理;分析了电容/周期转换法的检测原理;组建了实验系统对灵敏度和测量精度进行检测。实验结果表明：加样针接触液面的瞬间,脉冲周期发生40%左右的显著变化,液位测量的标准差为4.1μm。     

Novel tunable laser sources with 1.5-μm and 1.57-μm cascaded DFB reflectors for in situ gas monitoring applications

Novel tunable lasers based on 1.5-μm and 1.57-μm cascaded distributed-feedback reflectors are realized for real-time monitoring of H₂O and CO gas mixtures immediately in multi-gas sensor systems. With simple fabrication procedures, the new design allows the realization of a widely tunable laser source that can cover the H₂O and CO absorption wavelength bands. With the temperature tuning of 0.1 nm/°C and current tuning of 0.014 nm/mA, the laser can be tuned to cover over 3 nm wavelength range in each wavelength band. Experiments verify that the lasers can have more than 38 dB SMSR over the tuning range. The characteristics of high power, excellent spectral purity, and simple wavelength switching control can simplify the analysis procedures of gas sensing and thus reduce the cost. By direct absorption method, the tunable laser has been successfully adopted in a diode laser sensor system for monitoring of water vapor concentration near 1.5 μm and carbon monoxide near 1.57 μm. Less than 15% error in the line strength is observed between the measured data and HITRAN database.     

基于FPGA的锁相放大器在多组分气体检测中的应用

该文介绍了基于光声光谱技术的多组分气体检测的基本原理,设计了基于FPGA的数字双相锁相放大器,完成了低通滤波器和DDS信号发生模块的仿真设计并应用于光声光谱多组分气体检测系统。通过对不同浓度的C2H2,CO2,CO混合气体的检测结果表明,该锁相放大器可以有效提取微弱的光声信号,检测出C2H2,CO2,CO这三种气体的浓度,系统检测相对误差小与5%,精度好且具有一定的稳定性,能广泛应用于气体检测中。     

基于Silicate-1型分子筛修饰的QCM类神经毒气传感器

主要研究Silicate-1型纳米分子筛对类神经毒气有机气体甲基磷酸二甲酯(DMMP)的敏感特性,并结合高灵敏度的石英谐振天平(QCM)研制了DMMP气体传感器.采用Silicate-1型纳米分子筛作为敏感膜材料分别对不同浓度的DMMP气体进行检测.QCM传感器随着气体浓度的增加,响应时间增加,气体吸附量增加;当DMM...     

掺杂三乙醇胺铜配合物的PVA复合薄膜/K+交换玻璃光波导器件检测SO2气体

三乙醇胺酮配合物气敏性研究发现,该配合物与二氧化硫气体作用时透光率发生变化。以此结果为依据在K 交换玻璃光波导表面固定三乙醇胺铜配合物掺杂的聚乙烯醇复合薄膜,研制出了二氧化硫气体传感元件,并在光波导传感检测系统中测定其传感特性。实验结果表明,本传感元件对低浓度(500×10-9～15×10-6)二氧化硫气体有良好的线性快速可逆响应,低浓度氯化氢、硫化氢、二氧化氮、氨气以及挥发性有机物蒸汽对二氧化硫气体的检测没有干扰,具有灵敏度和选择性高、可逆性好,结构简单和易制作等特点。     

基于GA-NN的碳通量预测因素选择

研究和选择碳循环的影响因素是预测碳通量的重要环节,也是研究碳循环机理的重要步骤。然而从众多的影响因素中选择重要的因素,依然存在着困难。提出利用相关分析、遗传算法和神经网络进行碳通量预测的主要因素选择的方法,首先用相关分析去处冗余的因素;然后利用遗传算法,以选择最小数目的因素时,最大碳通量的观测值和用神经网络预测值的相关系数为准则,来搜寻最优的影响因素。实验证明该方法能在不影响（或尽量小地影响）预测精度的前提下,有效地选择出碳通量预测的重要因素。     

Predicting the thermodynamics of aluminum dross denitrification of flue gas

Existing alumina extraction and material production methods result in the formation of harmful ammonia gas or ammonia water originating from aluminum nitride (AlN) in dross. Therefore, in this study, aluminum dross was used as a denitration reagent to eliminate nitrogen oxides in flue gas and AlN in dross. Based on the proposed scheme, thermodynamic calculations were performed to investigate the denitrification effect and reduction of aluminum dross in flue gas. The results show that equilibrium concentrations of NO, NO₂, and HF in the flue gas were influenced mainly by temperature; their concentrations increased with an increase in the temperature, reaching 4.4 × 10⁻²⁰, 1.7 × 10⁻³⁸, and 7.0 × 10⁻⁸ g/m³, respectively, at 923 K. The Gibbs free energy corresponding to the reaction of CO₂ with Al/AlN in aluminum dross was −377/–120 kJ/mol. HF, originating from the reaction of NaF and water vapor, maintained an extremely low concentration of 6.99 × 10⁻⁸ g/m³ at 923 K. These results indicate that aluminum dross processing may clean the flue gas and increase the calorific value while eliminating the hazards of AlN. The results obtained herein will provide theoretical guidance toward new avenues of aluminum dross utilization.     

采用BaCO_3—Li_2CO_3作电极的固体电解质CO_2传感器

采用NASICON(Na离子导体)与BaCO_3-Li_2CO_3电极相结合的方式,使新型CO_2传感器得到发展。据观察,其响应时间以及抗水湿性能都有了提高。对于CO_2浓度在1×10~(-4)～0.5这样宽的范围内,500℃时测得的电动势与能斯特方程符合的很好。该元件几乎不受共存的H_2S(10~(-4)),NO_2(10~(-4)),CO(10~(-4)),SO_2(10~(-4)),C_2H_5OH(10~(-4))、CH_4(5×10~(-3))以及NH_3(2×10~(-3))的影响。     

An effective PDMS microfluidic chip for chemiluminescence detection of cobalt (II) in water

A microfluidic chip for the chemiluminescence detection of cobalt (II) in water samples, based on the measurement of light emitted from the cobalt (II) catalysed oxidation of luminol by hydrogen peroxide in basic aqueous solution, is presented. The microfluidic chip was designed and fabricated from polydimethylsiloxane using micro-molding method. Optimized reagents conditions were found to be 5.0 × 10^?4 mol/L luminol, 1.0 × 10^?2 mol/L hydrogen peroxide, and 8.0 × 10^?2 mol/L sodium hydroxide. The system can perform fully automated detection with a reagent consumption of only 2.4 μL each time. The linear range of the cobalt (II) ions concentration was 1.0 × 10^?10–1.0 × 10^?3 mol/L and the detection limit was 5.6 × 10^?11 mol/L with the S/N ratio of 3. The relative standard deviation was 4.6 % for 1.0 × 10^?5 mol/L cobalt (II) ions (n = 10).