矿用电化学CO传感器设计

分析阐述了电化学CO传感元件的结构、反应机理及工作原理,提出了一种矿用电化学CO传感器的设计方案,重点介绍了该传感器主要电路的设计。该传感器传感元件采用三极性设计,具有灵敏度高、线性度好等优点,特别是在CO气体体积分数较低时,该传感器也能保持很高的测量精度,完全满足煤矿井下现场特殊环境使用的要求。     

基于RBF神经网络的电化学CO气体传感器的温度补偿

针对电化学CO气体传感器的输出精度易受环境温度影响的缺点,提出了一种基于RBF神经网络的温度补偿方法,并借助所设计的气体采集系统进行了实验研究.实验结果表明,未进行温度补偿时传感器输出最大误差为20.0%,基于BP神经网络温度补偿方法的误差为1.44%,而采用RBF神经网络进行温度补偿后最大误差可达到0.12%,故该方法可有效的用于电化学CO气体传感器的温度补偿,令传感器具有更高的测量精度和温度稳定性.     

基于固体电解质的CH_4电化学传感器评述

基于固体电解质的电化学传感器可以在高温条件下实时、原位地检测气体组成。固体电解质和电极材质的不同会直接影响传感器的灵敏度、选择性以及响应时间。根据测量原理的不同,固体电解质基CH4电化学传感器通常分为电流型CH4传感器和电势型CH4传感器,对这两类传感器进行了详细的介绍,并对固体电解质基CH4电化学传感器在海底火山、热液喷口区等高温高压极端环境的研究与应用进行了展望。     

电化学CO气体传感器及其敏感特性

介绍了电化学CO气体传感器的结构,辅助电极、Ag/AgCl参比电极的制作以及工作电极的修饰和制作方法,研究了该传感器对CO气体的敏感特性。实验结果显示:活化处理后的Pt溶胶修饰的Pt丝微电极对CO气体有良好的敏感特性,CO氧化峰尖锐、峰形良好,在低浓度范围内,其峰电流与CO的浓度成良好的线性关系,表明此传感器适于定量检测CO的浓度。     

新型电化学CO气体传感器的研制

研制了一种用于测定CO的新型电化学式气体传感器,即把多壁碳纳米管自组装到铂微电极上,制备多壁碳纳米管粉末微电极,其电极在氧化过电位为+700mV时,对CO具有显著的电化学催化效应。以其电极为工作电极,Ag/AgCl为参比电极,Pt丝为对比电极,多孔聚四氟乙烯膜作为透气膜制成传感器。其传感器响应时间短、重复性好,能用于环境监测和控制。     

非分光红外二氧化碳浓度测量仪的研究

介绍了一种非分光红外(NDIR)CO2浓度测量仪。从红外辐射与红外吸收的基本原理出发,以双通道气体吸收模型为基础,结合传感器技术,完成了以CO2浓度检测功能为核心的理论分析;围绕红外光源和红外探测器设计了驱动电路和信号处理电路,并把传感器安装在受保护的光路系统中;并且根据实验所得数据改进了浓度计算方法。     

铜离子选择电流型薄膜传感器

以铜离子选择电极为靶材,采用脉冲激光沉积技术在p型单晶硅基底上制备了一种铜离子选择电流型薄膜传感器.该传感器的线性区间为10-4～10-6mol/L,标准曲线的斜率为71 nA/decade,检出限为3.0×10-7mol/L,适宜pH范围4～6,响应时间不超过2 min,在12周内该薄膜传感器显示了良好的稳定性和重复性.该薄膜传感器采用交流红外调制光源激发,以外电路中电流幅值变化量为铜离子浓度测量依据,基于电流量来表征薄膜传感器线性区斜率,该薄膜传感器的检出限比对应的铜离子选择电压型电极低,灵敏度提高了2.45倍.     

聚吡咯掺杂苯磺酸钠葡萄糖生物传感器

采用电化学聚合技术,用掺杂苯磺酸钠的聚吡咯（PPy）导电薄膜修饰铅笔芯电极,在修饰电极表面吸附葡萄糖氧化酶制备了葡萄糖生物传感器.研究了苯磺酸钠掺杂对PPy薄膜形貌、葡萄糖传感器性能的影响.实验结果表明：掺杂苯磺酸钠能够改变PPy形貌、极大提高其导电性.优化条件下该生物传感器抗干扰能力强、稳定性好,响应电流和葡萄糖浓度在0～0.7 mmol/L范围内有良好的线性相关度（R=0.9976）,灵敏度为26.10 μA/mmol/L,平均响应时间约为6.5s,检测下限为47.2 μmol/L.     

矿井CO浓度的支持向量机数据融合检测方法

针对检测矿井一氧化碳（CO）含量时,电化学传感器输出受到矿井大气中甲烷气体影响的问题,提出了一种基于支持向量机（SVM）数据融合的CO浓度检测方法。该方法将催化传感器与电化学传感器构成传感器对,利用能够从全局意义上逼近任意非线性关系的支持向量机对传感器对的输出信号进行非线性数据融合,构建了矿井一氧化碳浓度检测模型。实验结果表明,该方法的平均绝对百分比误差为0.88%,均方根误差为1.32 ppm,有效地消除了甲烷对CO电化学传感器的影响,实现了矿井CO浓度的精确检测。     

基于电化学的固态CO2传感器研究进展

用于检测环境中气体的电位传感器已经在传感器技术领域发展为一个成熟的方向。由于在各个行业有着广泛的应用,可靠廉价的CO2传感器有着巨大的市场潜力。总结了基于电化学的固态CO2传感器类型,分析了它们的检测过程,提供关于其传感原理和特性研发的广泛概述,并描绘了基于电化学的固态CO2传感器在未来各种应用的可能性。     

基于MEMS器件的电子罗盘系统设计

研究了一种基于MEMS加速度传感器、三轴磁阻传感器和MSP430F169单片机的数字电子罗盘测量系统。介绍了航向的测量原理、航向角表达式以及系统的整体框架,重点阐述了系统的硬件电路设计和误差补偿方法,使罗盘系统精度最大误差从41.5°提高到了1.5°左右。     

固体电解质电位型CO气体传感器的研究

以NASICON(钠超离子导体)固体电解质为离子导电层,Y2O3为敏感电极研制了一种用于测定CO的电化学气体传感器.结果表明,器件对(5～50)×10-6范围内的CO具有较好的敏感特性.在400℃下,器件对CO的灵敏度为-45 mV/decade.并且器件对CO具有较高的选择性和良好的响应恢复特性.     

基于STM32的无线光电传感器设计

针对目前iGPS有线光电传感器无法应用于大型构件吊装的问题,介绍了一种基于STM32F103平台的iGPS无线光电传感器的设计。采用STM32F103ZET6芯片作为主控芯片,nRF24L01作为无线数传模块。该设计由前端处理电路与MCU电路组成,前端处理电路将微弱的硅光电池信号转换为可供STM32采集的信号,STM32采集信号后并通过无线数传模块nRF24L01发送给上位机。实验结果表明:该设计数据采集速度与精度较高,满足系统要求。     

新型扁锥腔红外CO2气体传感器系统研究

为提高红外CO2气体传感器测量精度,本文利用非分光红外探测技术设计了以白炽灯红外光源、双通道热电堆红外探测器和扁锥腔体为主要元件构成的新型红外CO2气体传感器。采用Zemax光路仿真分析,研究了新型扁锥腔CO2气体传感器探测面光强分布,并结合ANSYS FLUENT软件对扁锥型气室进行结构优化。以STM32单片机为核心,实现了光源电调制,采用ICL7650放大处理探测器的电信号,再由STM32控制ADC进行信号采集,提高了测量系统的抗干扰能力。在此基础上开展了标定和测试实验,结果表明：在25℃环境中,传感器能够准确检测出0-2000 ppm量程范围内的CO2气体浓度,具有较好的重复性和长期稳定性。三组实验平均相对误差最大为5.2%,重复性误差最大为5.5%,稳定度为2.3%。该研究对红外CO2气体传感器结构优化和测量精度的提高具有参考意义。     

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。     

基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究

为了提高红外CO2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学（CFD）仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明：当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明：在5~45oC温度范围内,传感器在0~2000 ppm浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法（GA-WNN）对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70 ppm,在非样本温度点下,整体平均误差小于±100 ppm,表明CO2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。     

矿用一氧化碳传感器的设计

根据矿井一氧化碳浓度检测的实际情况,文章介绍了一种以单片机AT89S52为核心的传感器的设计,实现一氧化碳浓度的数字化、智能化检测。传感头采用电化学式感应原件,硬件电路由显示电路、频率输出电路、声光报警电路、A/D转换电路、前置放大电路、红外接收电路组成。为了便于调试、连接和扩展,软件采用模块化程序设计技术,彼此间具有相对的独立性。     

3-D磁传感器的电路设计与信号处理

研究具有倾斜传感器的三维方向磁传感器电路设计及信号处理。首先,二维磁传感器HMC1052和一维磁传感器HMC1051Z正交测量地磁场的三个分量,并将其转换为差分电压信号放大输出,电压信号分别被A/D采样存储到单片机中;其次,倾角传感器输出与磁传感器的倾角成正比的脉冲信号,脉冲信号高电平被单片机内部计数器计算出存储在单片机内;最后,单片机通过串口将数据传送到PC机进行处理和显示。文中利用传感器的复位/置位电路有效地提高传感器的灵敏度,同时还对此进行了仿真。此外,通过软件方法消除电桥偏置电压。