微粒子温—湿—气传感器

本文介绍一种微粒子温—湿—气传感器,它利用硅平面工艺制成PN结测温元件和扩散电阻加热器;用高频溅射法制成微粒子和超微粒子复合氧化物湿敏气敏薄膜。完成了氧化物与硅等不同禁带宽度材料的兼容;硅平面工艺与薄膜工艺的兼容。传感器可在-40℃～+150℃范围测温,在室温下可测量环境相对湿度,对敏感膜加热到200℃～300℃可测酒精气体和一氧化碳气体。     

氧化钛锡复合纳米粉的制备及其气敏性

TiO2和SnO2都是n型半导体,广泛应用于检测H2、CO、醇类等气体的气敏传感器的研究中.本文以钛酸丁脂Ti(OC4H9)4和结晶四氯化锡SnCl4.5H2O为原料,采用共沉淀法,制备出氧化钛、氧化锡复合纳米粉.通过XRD、AFM对制备的复合材料进行了表征.以二氧化锡和二氧化钛摩尔比分别为2∶1;4∶1;6∶1;8∶1;10∶1的5种复合纳米粉体为基体材料,制成旁热式气敏传感器;采用静态配气法测试了各元件对乙醇气体的气敏性能;对元件的灵敏度、响应及恢复特性进行了研究;并分析了乙醇浓度、加热温度等对气敏元件气敏性能的影响.结果表明,复合材料由纳米晶粒组成,复合材料中TiO2含量低于12.5%时,钛离子取代锡离子形成固溶体,其气敏性能较高;TiO2含量大于12.5%,TiO2独立形核,形成两相复合纳米粉.复合材料对乙醇的灵敏度随浓度的增加而增大,呈现出比较好的线性关系.在273℃,乙醇体积分数为400×10-6时,n(SnO2)∶n(TiO2)=10∶1的复合粉体制备的气敏元件的灵敏度高达130.7;并且元件具有良好的响应及恢复特性.     

基于生物质发酵的硫化氢浓度检测系统

针对分析化学法检测气体成分存在无法连续测定和现场测定的缺陷,设计了一种利用三电极电化学传感器作为气敏元件的实时检测方案检测生物质发酵沼气中的硫化氢浓度。方案以MSP430F169单片机为核心,借助电化学传感器对硫化氢浓度信息进行采集、处理、显示和传输。系统达到了实际检测的精度需求,且测量具有高度的可重复性和线性度。此外,系统采用了中位值滤波和温度补偿算法,提高了系统的稳定性。     

气敏元件测量电路的优化设计

近年来，气敏元件测量电路广泛采用的“负载电阻取样电压法”存在一些实际问题：影响气敏元件在某种气体中的真实电阻，不能绘制气敏元件电阻随所加电压变化的连续曲线，不能反映气敏元件敏感过程的全貌，为解决这些问题，在现有测量电路基础上研究了气敏元件测量电路的一种优化设计方法，主要包括线性升压加热源、元件电阻测量电路、声光提示及自动回零电路设计等，并给出了应用实例，应用这组测量电路可直接描绘出气敏元件电阻随所加电压变化的连续曲线、灵敏度、精确值及选择性，可对敏感过程进行全面观测，实验结果表明，效果十分理想，对于气敏元件特性的研究及气敏元件制作具有重要意义。     

纳米ZnO传感阵列对多组份气体的智能识别

采用物理热蒸发法制备纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线.以纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线为基料分别制成气敏传感器;利用气体敏感的差异性,构建纳米ZnO基气敏传感器阵列,结合BP人工神经网络来实现纳米ZnO基气敏元件对目标混合气体组分和相对浓度的识别.结果表明:将传感器阵列输出灵敏度值进行处理后,输入BP神经网络完成训练,能够准确识别混合气体(CO,H2,CH4)的组分与相对浓度。     

氟里昂气体传感器的研制

高灵敏度的氟里昂气体传感器是检测氟里昂泄漏的关键元件。本叙述了氟里昂气敏器件的制作工艺、敏感原理、测试方法及测试结果。     

基于分布式传感器阵列的静态气体源定位方法

基于气体湍流扩散模型提出了适用于稳定风场的静态气体源定位方法, 采用分布式传感器阵列对空间内的目标气体浓度进行检测, 依靠多点观测结果计算气体源位置. 定位算法预先设定气味源的潜在范围, 采用遍历计算的方法将气味源定位问题转变为根据最小二乘法则在预设范围内求取气体源坐标最优解的问题. 通过仿真实验对新算法进行验证, 建立金属氧化物气敏传感器阵列及信号采样系统, 以乙醇蒸汽为目标气体在实验室环境下进行了实际气体源定位实验.     

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.     

催化重整装置含氯气体的监测报警

气体检测的关键结构单元是气敏元件和气体传感器。该文概述了气体传感器的主要类型及其应用范围,根据装置的特点选用电化学传感器,并配置以记录仪和声、光报警器组成成对含氯气体的环境监测报警技术,能保证铂重整装置催化剂再生系统的正常运转。该监测报警技术不仅适用于铂重整装置催化剂再生系统,对其它含氯气体的环境监测报警也具有普遍的实用意义。     

紫光激发对ZnO纳米线氨气气敏性能的影响

分析了ZnO基气体传感器在应用中存在灵敏度低、响应和恢复时间长的问题.以物理热蒸发法制备的ZnO纳米线为气敏基料,制作成旁热式气敏元件.采用紫光(波长为370~395 nm)激发,用静态配气法对浓度为100 mL/m3的氨气进行了气敏性能的测试.ZnO纳米线气敏元件对氨气检测的灵敏度提高了353%,响应时间和恢复时间分别缩短了4 s和1 s.     

基于虚拟仪器技术的轮荷测量仪电测系统开发

依据电阻应变测量原理,应用机电一体化技术,开发测量汽车轮荷的测量仪电测系统.该系统由数采硬件电路和上位机车辆轮荷测量系统软件组成.应变传感器测得的电压信号,先后经过调理电路、A/D转换电路和光电隔离电路,传输给MCU.通过串口通信协议,MCU与上位机轮荷测量系统间进行指令和数据的传输,数据经过存储和运算处理后,通过上位机系统面板把轮荷值传达给用户,并将结果储存到PC机中.采用砝码加载,在可倾斜卡具上对测量仪进行了实验标定.根据实验数据算得测量仪的非线性误差为±0.72%,重复性误差为±1.37%,迟滞性误差为±1.47%,灵敏度误差为±1.67%,最终得到综合误差为±2.71%,满足轮荷测量仪预期设计的测量精度和功能要求.     

电压传感器结构设计及误差特性研究

电力系统对电压的测量主要采用电磁式电压互感器,需进行二次变压,才能将电网上的信号变为电子测量装置可用的信号。本文中的电压传感器采用电阻分压,可将初级电压直接转化为10V以内的微信号,以供测量保护用,装置具有体积小、传输频带宽、不存在饱和问题、无谐振点等优点。从路的角度分析了该分压器的误差特性,从场的角度比较了几种传感器结构方案,分析了各方案的幅值误差、相角误差及最大场强,从而得到一种最佳方案,并分析了该方案的幅值误差的频率特性。     

一种低流速气体流量传感器的研制

提出一种基于温差测量原理测量低流速气体流量的方法并进行了实验验证.传感器由一对集成温度传感器芯片与片状铂电阻热源构成,专门设计的片上恒流供电电路保证了热源加热功率的稳定.对该流量传感器样品进行测试,结果表明它能够提供与方根流速近似成线性关系的输出.在低于0.5 cm/s的低流速下,该传感器具有数十至数百毫伏的输出信号幅度,其测量下限可低至0.5 cm/s.这与理论分析结果基本相符.该流量传感器在低流速条件下具有高灵敏度和较高的稳定性.     

两种定压甲烷检测方法的分析

在检测甲烷气体时 ,通过反馈调节电路使催化传感元件或补偿元件上的电压保持不变 ,从而得到了两种不同工作原理的新型检测电路 ,它们对甲烷检测输出特性会产生不同的影响 .分析和实验表明 ,其中一种检测电路改善了输出信号的稳定性 ,提高了输出灵敏度 ;另一种检测电路输出呈线性关系 ,在一定程度上提高了甲烷检测的精度 .     

基于灵敏度变化机理的双传感器称重系统在位标定方法

称重系统传感器安装完成后,会由于传感器安装面的形位误差使得传感器受力面不一定水平,对于所承受的重力或出现偏载,灵敏度系数安装前后不再相同,一般需在位标定后方可使用。对于双传感器系统,由于各传感器安装情况不同,灵敏度系数不仅安装前后不同,而且彼此也不相同;另一方面,由于标定时加载重心位置有一定随机性,不能保证两传感器的平均受力,因而加载重量未知。偏载和加载位置随机性相互作用,使得双传感器系统灵敏度系数标定变得困难。目前常用方法是在处理电路上附加电位器等元件,通过改变原信号放大倍数使各路灵敏度相同,然后再加载标准重量完成标定。该方法需改变原电路,可能带来未知的影响,而且对于集成型的处理电路难以实现。针对上述问题,首先建立了传感器受力模型,通过受力分析明确偏载和重心位置变化对灵敏度系数的影响机理,推导了灵敏度标定算法,将双传感器系统灵敏度系数分解为耦合系数和转换系数两部分,标定时用同一标准重物在不同位置加载两次,即可完成在位标定,解决了双传感器系统灵敏度系数的标定问题,保证偏载情况下系统的测量精度。经实验验证,该方法不改变原测量电路和机械结构,标定后系统误差小于0.03%。     

集成测温电路测试系统的研制

为了测量温度控制电路的温度测量特性及其逻辑功能特性,采用研华PCI板卡硬件测试平台及Labview软件设计平台,结合高精度铂金电阻温度传感器,研制了一种高精度温度测量系统.系统采用1/3B级精度PT100铂电阻及安捷伦34410A数字万用表构成基准温度测量电路,通过基准温度与被测产品温度值比较,从而判断被测产品性能的优劣.测试系统具有测温电路供电电压/电流监测、数据文件和试验曲线生成等功能,在-60℃～150℃温度范围内,测温误差≤±0.3℃.     

恒温差工作方式热式流量传感器的研究

分析了热式气体流量传感器的测量原理,根据热耗散理论,推导出了铂电阻传感探头加热电流与气体流量之间的函数关系,研究了基于恒温差工作方式传感器的测量电桥、信号调整和电流调节驱动电路的工作原理,设计了基于三极管基极-集电极的传感器电流调节电路和串并联式温度补偿电路,通过对电路的分析和试验,证明了该电路工作状态稳定,温度补偿效果良好,测试结果具有较好的一致性。     

四象限模拟太阳敏感器的高精度补偿标定方法

为了提高微纳卫星的定姿精度,针对四象限模拟太阳敏感器提出高精度误差补偿方法,设计完整的自动标定流程. 分析四象限硅光电池片光生电流的测量过程,将太阳光入射后的投影关系进行建模,提取主要误差源. 综合考虑各环节,对各路电流测量误差进行单独矫正,对机械加工与安装误差和忽略遮光罩厚度导致误差进行补偿,形成了完备的补偿方法. 实验结果表明,机械加工与安装误差为主要误差源,忽略遮光罩厚度导致误差的影响略大于电流测量误差的影响. 应用该方法在±40°视场范围内补偿前平均精度为3.072°（1σ）,补偿后平均精度为0.177°（1σ）,现有其他方法标定后精度为0.5°（1σ）,提出方法的精度提升了约3倍. 针对标定测试工序,设计全流程自动化标定测试方法,效率明显提高,适合大批量应用.     

恒流LDO型白光LED驱动芯片的设计研究

完成了一种具有极低脱落电压(LDO)的白光LED恒流驱动芯片的设计．利用一级温度补偿和二次比例电阻分压技术在内部集成了0.75V带隙基准源,可在2.7V到7.0V的工作电压范围内提供350mA的恒定驱动电流．当环境温度从-10℃到100℃变化时,驱动电流变化小于5.06%;电源电压有±10%跳变的情况下,驱动电流变化小于±0.8%;最小脱落电压可达120mV;控制电路功耗小于1.75mW,整个电路转换效率可达75%．