半导体气体传感器动态温度调制系统设计及检测方法研究

针对半导体气体传感器存在选择性差的问题,通过温度调制检测方法实现可燃性气体良好检测性能,提高传感器在复杂环境下的选择性。设计了一种参数可调的气体传感器温度调制系统,实现了正弦波和矩形波输出模式,输出频率0~1000 Hz,幅值0~5 V可调,矩形波占空比可调,并给出了系统总体设计方案和硬件设计电路。通过自制旁热式SnO2传感器对CO和CH4两种可燃性气体进行了矩形波温度调制检测分析,得到了优化的温度调制参数。提出以传感器在空气和被测气体响应中温度调制幅值比作为灵敏度系数。测试结果表明,CO和CH4气体在周期10 s的方波温度调制下呈良好的近似线性规律变化,且具有较好的线性度差异,表明两种气体具有选择性差异。     

HClO4掺杂PANI/PdPc复合膜及其气体传感器研究

本文阐述了用化学合成法合成HClO4掺杂聚苯胺(PANI)和酞菁钯(PdPc),以松油醇为溶剂,将它们以不同比例相互杂化混合,再以微加工技术和溅射镀膜技术制作了平面微电极陶瓷基片,用涂膜工艺制作了7种不同混合比例的有机复合膜元件(PANI)x(PdPc)1-x.用静态配气法在气体浓度为0.01%时,对多种毒性气体逐一进行气敏特性测试.结果表明,PdPc对NO2呈N型半导体,灵敏度为0.06倍;HClO4掺杂PANI对SO2呈N型半导体,灵敏度为0.0023倍;x=1/6时,敏感膜对SO2、NO、Cl2也呈N型半导体,灵敏度分别为0.02倍,0.09倍,0.046倍.可通过选择不同的配比实现传感器的气敏选择性.     

带风向识别的风速传感技术研究

为了提高矿井风速监测和控制水平,研究了一种基于热膜式原理的高精度风速传感器,为满足矿井救灾时需明确风向需求,设计了风向的正、反方向识别功能,同时为提高风速传感器可靠性水平,采用了冗余设计的思想增加了风速敏感膜贮备系统,风速传感器采用恒温式工作原理,测量范围0.2～15m/s,具有动态特性好、测量精度高、可靠稳定的特点.     

基于GPRS的环境温湿度监测系统设计

提出了基于GPRS的环境温湿度监测系统的设计方案。针对对温度湿度有要求的环境,通过带有高精度温湿度传感器的数据采集终端采集环境温湿度数据,后经由GPRS无线模块将数据传输到监控室电脑实时显示。采用TCP点对点入网连接方式,主要针对没有网络环境的监控中心,客户无需申请公网IP地址或开通专用APN,只需在监控端接上一个接收模块,即可方便地实现远距离数据传输。整个数据采集终端由MSP430单片机进行控制,不用改动硬件,只通过对软件的修改调整,即可满足不同GPRS入网方式下的通信,拥有良好的扩展性能。实验测试表明,该系统精度高,运行稳定,满足系统设计要求。     

用于探空仪的加热式湿度传感器及测量电路

针对探空仪湿度传感器在高空低温、高湿恶劣环境下容易结露,湿度波动大、电路板分布电容对测量结果有影响等问题,研究了具有蛇形加热器的平板夹心电容式湿度传感器及其工艺制备方法,并设计了测量电路。采用微机电系统(MEMS)加工工艺设计了加热式湿度传感器,通过对传感器进行有限元分析,确定了传感器表面加热区域温度分布情况,得出了环境温度、加热功率与加热温度三者之间的函数关系。提出一种基于电容充放电及比较法的湿度测量电路,从而有效地抑制了温度漂移和零点漂移,减小了寄生电容对测量结果的影响。地面实验结果显示:湿度传感器灵敏度约为2.3%RH·pF-1,迟滞约为0.7%F·S,重复性约为1.9%,测量总不确定度约为4%,时间常数约为0.5s。本文研究的湿度传感器及其测量电路具有很好的温度稳定性,能够在低温环境下正常工作。     

气象参数采集及数据处理系统设计

针对气象部门人工采集气象参数存在的问题,文中设计了具有自动采集、发送相互独立的双处理器结构及无线传输数据的气象监测系统,实现了数据采集的连续性及上位机对下位机实时控制。分析了系统的软硬件结构,并基于Delphi平台开发了控制与采集及其数据管理软件。标定实验数据表明该系统采集数据误差小、抗干扰性高,数据采集精度控制在5%之内,能够满足实际应用要求。     

谐波分析及交流比较的高空温度探测方法研究

针对高空环境下温度变化快、外界高频噪声和高斯白噪声影响大、电路板走线对温度传感器基值有影响的3个问题,研究了一种基于谐波分析测量及交流比较的高空温度探测方法。设计了直径为2.5μm,纯度为99.999%,长度为4 cm的铂电阻丝作为温度敏感单元。采用交流比较法温度测量方法能够有效提高信号的信噪比,消除了零点漂移及温度漂移,解决了由于电路板走线引起的温度传感器基值偏大的问题;用谐波分析法对温度数据进行处理,能够滤除A/D产生的量化噪声,减小了高空环境下的高频噪声及高斯白噪声对测量的干扰,依据MATLAB对该法进行仿真实验,获得理想的测量效果。将谐波分析法及交流比较法用于高空探空仪的高空温度探测,设计了高空探空仪,并进行了地面及高空实验,从而验证该方法的有效性与科学性。