电化学传感器测试富氢水中氢气体积分数的研究

提出利用复合电极测试富氢水中氢气体积分数的方法。试验表明:对于以2个铂丝分别作为工作电极和辅助电极,Ag/AgCl为参比电极的三电极体系,外部通以恒电位,工作电极维持在恒定的电位,可以实现敏感电极曲线。传感器对(0. 1～0. 8)×10-6体积分数的富氢水具有良好的传感性能,电化学传感器电流与氢气体积分数呈正比例线性关系,其响应时间低于5 s。     

基于电流镜的电化学CMOS恒电位仪的设计

设计了一种基于电流镜的三电极电化学传感器CMOS恒电位仪电路,由控制运放、电流镜和单端输出的跨导放大器构成.与传统的恒电位仪相比,该电路结构简单,减少了读出电路的功耗和版图面积,具有较宽的动态范围.在CSMC 0.5μm 2PTM CMOS工艺下,用Spectre仿真器对电路进行了模拟,仿真结果表明:传感电流范围为20...     

农药残留生物传感器薄层电极制作工艺研究

为了开发农药残留生物传感器的薄层电极,研究尝试采用重复银镜反应和阳极氧化法制作参比电极;以1×10^-4mol／L对硝基苯酚为测定液,采用时间-电势法对制作参比电极的工艺参数进行优化,确定Ag电极制作工艺是银镜反应次数9次、面积98mm^2,Ag/AgCl电极制作工艺是阳极氧化3min、面积70mm^2。采用循环伏安法对电极所做的检测结果表明：电极间差异小于5％,具有很好的一致性;Ag电极适用电压为-1．35—1．15V,Ag／AgCl电极适用电压为-1．45～1．0V。     

基于敞开式传感器的余氯测控系统设计研究

为了满足实时监测和控制水中余氯浓度的需要,研究了余氯测控系统设计的相关技术,即敞开式余氯传感器设计、流通池结构设计和三电极传感器恒电位仪电路设计.首先介绍了敞开式余氯传感器的工作原理、内部结构;其次探讨了基于PVC材料的流通池的设计,实现水流的恒定;然后设计用于三电极余氯传感器的恒电位仪电路,保证对电极的电位稳定和控制精度,使余氯传感器的输出更稳定;最后阐述了传感器标定方法、校准流程和操作规程,并与DPD方法进行对比,测试结果有很好的一致性.基于敞开式传感器的余氯监控系统,无须更换膜片与电解液,具有维护简单、准确度高等优点,可用于实时在线监控自来水、处理后的医院废水、工业循环水、游泳池水等的余氯浓度.     

基于热容原理的小管径气液两相流传感器设计

为了识别小管径内气液含量,设计了一种参比铂电阻电极、工作铂电阻电极和加热器复合结构的传感器.基于液体与气体热容率不同,在管道进出口设计了铂电阻电极,采用温度调理电路和温度加热电路实现测量,传感器输出高低电压信号可以区别气液含量.实验结果表明,管径内气体体积小于测量管段体积的50％时,传感器输出低电压信号值0 V;管径内气体体积大于测量管段体积的80％时,传感器输出高电压信号值4 V.     

生物传感器用微电流型恒电位仪系统

介绍一种可以与葡萄糖，谷氨酸等酶生成物电极或一般小电流型电化学反应电极使命作用的微电流型恒电位仪系统。本系统由０．７００Ｖ，高精度指令信号源电路，恒电位控制电路，微电流放大电路等组成，这些电路均密集地组装在一起窄条形印制板上，可以自由组合成三电极或二电极系统的独立通用型恒电位仪器部件。其最大工作电流为１０ｍＡ／Ｖ，最高检测灵敏度可达到１０ｎＡ／Ｖ或者更高。     

基于微阵列生物传感器的CMOS恒电位仪的设计

针对1×4的生物传感器阵列,设计了一种CMOS恒电位仪电路。采用了一种所有运算放大器共享同一运放的左半边电路的恒电位仪结构,极大地减少了读出电路的功耗与芯片版图的面积。在0.6μm CMOS工艺下,用Spectre仿真器对该电路进行了模拟,仿真结果表明：运用该恒电位仪的电流积分电路使传感器的输入输出转换具有良好的线性关系和较宽的动态响应范围。     

便携式AChE传感器系统的开发与研究

酶传感器体积小、适合野外分析,在环境污染检测、食品农药残留快速分析中具有重要的应用价值。本文基于酶抑制分析原理,构建了一套便携式AChE酶传感器系统。整个系统由恒电位仪采集数据,通过基于ARM7的系统板控制恒电位仪,采用丝网印刷工艺印制电极。在基于μClinux嵌入式系统应用软件的控制下,实现酶传感器检测农药的功能。整个系统提供了良好的控制界面,实验结果显示对硫磷检测限可低于2×10-9(2ppb)。     

面向食品质量检测的低功耗射频pH传感器设计

设计了一个检测食品质量的由两片纽扣电池供电、可持续工作30天左右的低功耗射频pH传感器.此传感器由一个由氧化铱(IrOx)电极和氯化银(AgCl)参比电极组成的pH电极、电压转换频率电路和无线通信电路三部分组成.电压转换频率电路将pH电极产生的灵敏度为-49.6 mV/pH的电压转换成灵敏度为-4.073 kHz/pH的频率信号,然后无线通信电路将频率信号调制后传送到阅读器.本文中用此传感器对储藏在5℃下的猪肉持续监测200 h,对储藏在30℃下的牛奶持续监测26 h,实验结果证明射频pH传感器可以用于食品pH随食品质量变化而变化的食品质量检测.射频pH传感器和阅读器系统可以实现准确、方便、长期的无线食品质量检测.     

一种热电偶传惑器线性化方法的研究与实现

为了减小热电偶温度传感器的非线性输出误差,介绍了一种分段线性化补偿原理,给出相应的补偿电路和电路分析。实验结果表明：经补偿后在（0-1000）℃范围内,其电压-温度系数约为0．041mV／℃,非线性误差优于0．4％。     

基于Pd-Ni/Si Nanowires电极室内甲醛实时监测处理装置

研究设计一种室内甲醛气体实时监测和处理一体化装置。首先,通过电化学方法刻蚀大面积硅纳米线阵列并通过无电镀技术制备镍/硅纳米线(Ni/Si Nanowires)和钯-镍/硅纳米线(Pd-Ni/Si Nanowires)阵列电极,Pd-Ni/Si Nanowires阵列电极对甲醛有很强电化学催化氧化作用,以其为电化学甲醛传感器工作阳极,以Ni/Si Nanowires阵列为对电极,Ag/AgCl为参考电极,循环伏安技术测试结果显示该传感器对甲醛浓度灵敏度高达0.265 mA/(mmol/L),三倍信噪比检测限为2μmol/L。其次,利用STC12C5410AD单片机产生三角波扫描电压模拟循环伏安原理,可利用回路中因催化氧化产生的峰电流值来监测室内甲醛浓度,并进一步通过恒压电催化将甲醛处理。该设计方案新颖、成本低廉、便于携带,具有较大实际应用价值。     

高精度零磁通电流传感器的研究

普通电流传感器的测量精度只有3％～5％,难以满足高精度测量的需要。通过对电流传感器误差的分析,在普通电流传感器的基础上,加入电子线路动态跟踪铁芯中的激磁电流并进行补偿,使铁芯动态地达到“零磁通”状态。分析了加入电子补偿线路后电流传感器的工作原理、电子线路的结构与线路中参数的确定方法,并对铁芯的材料、结构与屏蔽等做了分析。测试表明：电流传感器的精度得到了提高,补偿效果良好。     

电容式传感系统数据处理电路的设计

传感器技术是现代自动化和信息化产业的重要组成部分,电容式传感器以其非接触测量、稳定性好等优点在微机电系统中有着广泛的应用。提出了一种电容式传感系统数据处理电路的设计方法,阐述了传感系统的组成,主要设计了电容转换电路,差动放大电路和低通滤波电路,在电路设计过程中通过Multisim10软件进行了电路仿真测试和数据分析。经...     

An auto-calibrated miniature microhole cathode array sensor system for measuring dissolved oxygen

The electrochemical dissolved-oxygen sensor is a powerful tool in medical, biological and environmental applications. The authors have developed a new auto-calibrated miniature microhole cathode array sensor for measuring dissolved oxygen and ionic conductivity. Operating in the three-electrode potentiostatic mode, the sensor consists of two identical gold working electrodes with a multiple-cathode array, and Ag/AgCl reference electrode, a gold counter electrode and a Pt thermal resistor. One of the working electrodes is used for oxygen measurement and the other for calibration. The two working electrodes can also be used to measure the conductance of a solution by switching the sensor over to a conductance-measuring circuit. Evaluation of the sensor characteristics has given promising results. A linear relationship is observed for calibration of the sensor over the oxygen concentration range 3–16 ppm in 0.1–1.0 N KCl solution at 12–25°C and 760 Torr pressure. Each sensor can work stably and continuously for more than 20 h.     

基于ARM9/DSP的高压断路器在线监测技术的设计

针对高压断路器在线工作时高电压、大电流而不易使用传感器监测一次线路电流、电压的情况,提供了一种高压真空断路器在线监测方法及一种在线监测装置。首先介绍了该系统的框架结构与功能模块,并详细分析了系统的硬件电路。随后介绍了一种数据处理方法,该方法可实现对高压断路器动触头的行程数据的一系列滤波与修正,同时可计算行程曲线上分合闸换位点,最终得到所需要的关键数据,并将得到的工作状态曲线传至显示终端。     

Oxygen sensors based on a new design concept for amperometric solid state devices

A new design for all-solid amperometric detectors was tested as an oxygen sensor in the 1%–25% v/v concentration range. The design consisted of both the working (WEs) and counter electrodes (CEs) being vacuum-deposited as non-porous Au layers on the same face of a Nafion® membrane and in contact with the gas sample. Both a three-electrode device (the reference electrode being a strip of Ag/AgCl inserted between the two Au layers) and a two-electrode one were tested. In the former case, the sensor exhibited good linearity with oxygen concentration, response times comparable to a commercial sensor but a strong dependence on humidity. The origin of the latter is not due to ohmic losses but rather to the loss of catalytic activity with decreasing water contact in the polymer. The two-electrode device exhibits signal saturation at high oxygen concentrations, which is interpreted by limitations imposed by the CE reactivity. In both cases, oxygen reduction led to an exponential current rise over a wide potential range indicating very high mass transport rates and implying that the electroactive gas reacts at the line formed by the gas/solid electrolyte/metal layer interface.     

同基准16路电流型测温电路设计与应用

在许多实际的应用系统中,需要同时测量多点温度,为了解决多支路测温需要相同参考标准的问题,保证各路参数具有可比性;巧妙地设计同基准A/D转换电路,运用低导通电阻模拟开关构建矩阵开关进行分时切换各支路,有效地解决了多支路同基准测量问题;结合实际应用确定A/D转换器输入电路滤波电容大小与开关切换延时的关系;利用台阶电阻使A/D转换器的输入端的“零”电平得到抬升,偏离A/D转换器非线性段,解决了微小信号输入的测量精度;对于温度测量普遍使用的铂电阻传感器,利用模拟开关实现了铂电阻传感器静态下预热电流与测量状态下工作电流的电路转换,保证电路的信号稳定起到很好作用;在实际的应用系统中,检定数据和使用效果表明,同基准16路电流型测温电路具有高稳定度、高精度特点,适用于各种相参测量系统中使用。     

声表面波气体传感器振荡电路设计

基于反馈振荡器的工作原理,采用对振荡电路的开环增益和相位进行检测和调节的方法,设计制作了用于声表面波(SAW)气体传感器的振荡电路。根据开环测量的结果,通过改变匹配电感值来使得0°相位在增益峰值附近,以获得稳定的振荡和提高振荡器可承受的最大传感器插损。在印制电路板(PCB)版图设计中,采用50Ω特性阻抗和保证最短RF回流电流路径等措施以实现稳定的振荡。基于上述方法,分别制作了频率为315,433.92 MHz的振荡电路。后者的噪声幅度在20 Hz以内,标准方差约为3.92。该实验结果表明:此设计方法具有快速、便捷、可靠的优点,设计的振荡电路具有较高的稳定性,可广泛用于SAW传感器设计。     

基于边缘电场传感器的大范围位移测量方法

主要研究基于边缘电场传感器的位移测量方法,由于在测量位移时交叉指型传感器互导电容的变化具有周期性,因而可以实现大范围的位移测量.运用Ansoft Maxwell有限元仿真软件对边缘电场传感器的二维半波长模型进行了仿真分析,仿真结果表明当传感器工作区间内有物体移动时,会改变传感器的电场分布,使传感器互导电容发生周期变化.设计了一个简单的、低成本的调理电路,可以将电容变化转化为电压输出信号,得到边缘电场传感器输出电压与电容的关系.对电极尺寸为35 mm×30 mm×0.02 mm的边缘电场传感器进行了测量实验,实验结果与仿真结果吻合较好.