基于气敏传感器的研究与电路设计

气体传感器又称"气敏传感器",常用的气体传感器主要用来检测可燃、有毒气体。其种类繁多,按所用气敏材料及气敏特性的不同,可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等种类。由HS-3C核心元件设计的酒精浓度测试电路可以用来测试驾驶员、其他风险作业人员是否饮酒或探测乙醇的浓度;用M008设计的气体浓度检测电电路可以检测多种可燃、有毒气体;由QM-N5核心元件设计的煤气浓度检测电路不仅用于煤气,几乎可以检测所有常用可燃气体。     

基于碳纳米管的气敏传感器研究进展

碳纳米管（CNTs）具有独特的电学、力学、物理、化学性能。可对许多气体进行选择吸附和快速检测。近年来,碳纳米管在气敏传感领域的研究及应用取得了显著进展。碳纳米管气敏传感器具有体积小、常温下即可检测、灵敏度高、响应速度快等优点。综述了本征碳纳米管气敏传感器、碳纳米管气敏传感器的功能化修饰、碳纳米管气敏传感器在呼吸检测中的应用等研究进展。为提高碳纳米管气敏传感器的气敏性能（灵敏度、选择性、响应时间和可重复性）、增大检测气体种类。目前主要通过使用不同材料（有机聚合物、金属、金属氧化物）对碳纳米管进行合理的功能化修饰。在进一步研究中,应重视发展除加热和紫外光照射之外的新脱附技术、研究复杂气体环境中特定气体的选择性检测、将传感器阵列技术用于CNTs气敏传感器、实现商业化的电子器件等问题及挑战。     

基于动态温度调制的氧化锌纳米气体传感器敏感特性分析

采用水热法制作了纳米氧化锌气敏材料，分析了双溶剂洗涤和水洗涤下的成品形貌，并采用传统的静态测试方法测试了灵敏度、稳定性及响应/恢复时间等特性参数.针对金属氧化物气体传感器的选择性和稳定性问题，基于静态测试，提出了一种新颖的动态温度调制测试方法.系统研究了不同波形(三角波、矩形波及梯形波)下传感器的响应，并分析了三角波下对称性的影响及基于梯形波下干扰气体和幅值对传感器响应的影响.研究成果可为人工智能产业前端的精确感知器件提供技术基础.     

一种实用的气体检测电路

报道了一种利用气敏传感器对气体体积分数进行高精度、宽范围测量的电路及实验结果。该电路的稳定性高且易于实现，因而实用性较强。     

新型碳纳米管复合薄膜材料的气敏性能

采用射频反应磁控溅射锡(Sn)靶和钨(W)靶的方法制备了SnO2/WO3/MWCNT复合薄膜材料和相应的气敏传感器,通过FSEM、XRD和XPS等方法分析了复合薄膜材料的横断面表面形貌、物相结构及表面化学组成,测试了该气敏传感器的灵敏度、选择性和响应恢复等气体敏感性能.实验结果表明:该复合薄膜气敏传感器具有较好的气敏性能,对NO2有较好的灵敏度,对其他干扰气体不敏感;SnO2/WO3/MWCNT薄膜中,W、Sn、C主要以W+6、Sn+4和C的形式存在.文中还对气敏响应机理进行了初步的分析与讨论.     

水热法制备三氧化钨的气敏响应研究进展

近年来,三氧化钨作为一种潜能材料在各种应用领域特别是在气敏传感器方面引起了广泛关注。综述了气敏响应的原理,灵敏度的灵活表示以及目前三氧化钨水热合成和气敏性研究的实验结果。三氧化钨的形貌和结构在很大程度上决定着其气敏性能。由于表面活性区域或体表比的增加能增强利于气体探测的一些性质,所以,晶粒的尺寸有待减小。在众多制备方法中,水热法可以用来制备出各种要求的形貌和结构,且尺寸较小。在水热处理过程中,添加一些辅助试剂还有助于调控三氧化钨的尺寸大小,表面形貌、形状和晶体结构等。大多数关于气体探测的工作都是致力于提高三氧化钨的灵敏度,实现对低浓度气体的探测,扩大探测的气体种类等。事实上,通过优化制备方法,掺杂以及电极的设计等在这些方面都已经取得了很大的成功。但是,得到的这些三氧化钨基气体传感器通常仅能在高于150℃的工作温度下才能发挥出较好的气敏性能。三氧化钨基气体传感器未来研究方向:一方面,寻求新的掺杂材料,使用某些辅助试剂,准确控制制备条件来优化三氧化钨的气敏特性将是人们广泛采用的途径;另一方面,改变探测气体的方式(不测试三氧化钨电学性质的变化),通过记录三氧化钨基传感器光学性质的变化来分析器气敏响应。     

介电泳操控不同基团修饰多壁碳纳米管气体传感器对SO_2的气敏性能

利用介电泳法在铬-银-金微电极上制备了本征多壁碳纳米管(MWNTs)气体传感器及不同基团修饰多壁碳纳米管(MWNTs-x,x:NH2,OH,COOH)气体传感器,考察了MWNTs和MWNTs-x在非均匀电场中的介电响应行为,将8 V,2 MHz的电泳参数确定为多壁碳纳米管气体传感器的制备条件;在介电泳力作用下MWNTs和MWNTs-x的颗粒均被捕获到电极尖端,发生了正介电泳(p-DEP).室温下研究了制备的气体传感器对不同浓度二氧化硫(SO2)的气敏性能,研究发现传感器对SO2的响应时间、恢复时间和灵敏度随SO2气体浓度的增加而增大,不同基团修饰MWNTs气体传感器对SO2的灵敏度较本征MWNTs传感器的灵敏度显著提高,氨基修饰MWNTs(MWNTs-NH2)气体传感器的灵敏度最高,为本征MWNTs气体传感器的17–23倍,碳管与SO2间的毛细力、表面张力、氢键、化学键等相互作用为影响传感器气敏性能的因素.     

ZrO2掺杂的SnO2厚膜的制备及性能研究

采用化学共沉淀法和丝绸印刷法成功地制备了ZrO2掺杂的SnO2厚膜型气敏传感材料,研究了不同掺杂量,不同烧结温度的厚膜材料的电学性能及气敏性能.实验结果表明:掺杂降低了纯SnO2厚膜的电阻及敏感温区的温度;不同的烧结温度对气敏性能影响较大,在200℃下对20ppm的H2S气体具有较好的灵敏度(S=5.2),响应恢复时间均小于1min.     

TiO_2基陶瓷苯敏感元件的制备及性能研究

报道了以金属氧化物Ti O2和Cr2O3为原料,用固相研磨的物理方法制备了不同Ti/Cr组分的烧结型气敏陶瓷传感器.研究了Ti O2陶瓷烧结型气敏传感器对苯的敏感特性.结果发现Ti O2陶瓷烧结型气敏传感器对浓度为21ppm的苯有较好的响应.还选用了丙酮、甲醛和乙醇作为参比气体,得出该Ti O2气敏传感器对苯具有较好的选择性.     

基于恒流电桥的SnO2气体传感器动态测试系统

为了准确测量室内苯气体含量,设计了一款基于恒流电桥的SnO2气敏传感器苯气体动态智能测试系统．并以C8051F020微处理器为核心,设计了恒流电桥测试电路,实现气敏元件阻值与输出电压呈线性关系．动态加热电路采用微处理器实时监测电源电压,自动调整输出PWM信号占空比,精确控制传感器加热温度,提高气敏传感器检测准确度．结果表明：传感器阻值随气体浓度增加呈乘幂函数衰减规律变化,检测苯气体质量浓度范围为87．86～1757．20mg·m^-3.本系统具有低功耗、高精度、智能化、低成本等特点．