可穿戴传感器进展、挑战和发展趋势

 可穿戴传感器是近年来高速发展的传感器技术。其功能、原理和形态各异,并已经广泛应用于国民生活和生产的多个方面。本文结合大量商业化和处于研究阶段的可穿戴产品和器件,简述了可穿戴传感器的主要形式,列举了可穿戴设备的常用测量方法。根据可穿戴传感器及人体的接触方式,将其划分为皮肤接触式传感器、非直接接触式传感器和植入式传感器,结合现有商业化产品及实验室中研究成果,展示了现今可穿戴设备在日常健康、医疗、运动科学、工业和军事等方面的广泛应用。认为可穿戴传感器技术将会在未来同大数据与精准医疗实现更高程度的结合,更好地服务于长期动态的人体信息和环境信息的采集。     

基于光纤光栅的振动参数监测及信号处理系统

针对光纤光栅传感与其他传感技术相比,有其独特的优点,对光纤光栅传感器进行了理论分析,建立了通过测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量信号处理系统的结构,作了光纤光栅传感器与加速度传感器的振动参数监测实验,并对实验结果进行了比较。结果表明,光纤光栅传感器的性能很好,可以用于低频振动结构的动态实时监测。     

基于神经网络的室内外场景识别方法

针对目前室内外场景识别方法所面临的低精度、低可靠性和低稳定性的问题,提出了一种基于神经网络算法的高精度室内外场景识别的方法.该方法利用智能手机内置的光传感器、磁传感器和全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)模块采集训练数据,根据卫星数量、高度角、信噪比数据在室...     

利用磁控溅射仪制作平面薄膜型H2S硅微传感器

通过反应溅射 ,以硅基片 (表面上有白金加热电极 )为基底制作H2 S薄膜气敏元件 .实验表明 ,纳米SnO2 对H2 S具有较高的敏感度 ,对干扰气体的选择性较好 .性能测试表明 ,元件的特性与敏感材料的厚度、溅射气压等工艺参数有关系 ,但敏感材料的厚度对元件的特性起着决定性的作用 ,气敏薄膜有一个最佳厚度范围 .通过X射线衍射仪进行材料的微观分析 ,表明SnO2 的平均粒径大小为 8.5nm .     

基于ZnO/SiNWs异质结阵列的电容式湿度传感器

采用湿法化学刻蚀方法制备硅纳米线（SiNWs）,对其进行快速热退火处理,利用水浴法在SiNWs表面生长氧化锌（ZnO）纳米线,制备了ZnO/SiNWs异质结湿度传感器.采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了ZnO/SiNWs异质结的表面形貌和结构.测试了ZnO/SiNWs异质结湿度传感器不同湿度环境的电容响应,分析了它的工作机制.测试结果表明：传感器具有相对较大的灵敏度,较短的响应时间,较好的重复性、湿滞特性和稳定性,从而说明ZnO/SiNWs异质结在湿敏领域有很好的应用前景.     

热释电红外报警器的设计

设计一种利用热释电红外传感器监测环境变化,进行无线信息传输进而完成报警功能的系统,主要用于家居安全,探测有无外人闯入.该系统方便、稳定,十分适合家庭财产安全的保护.     

Unique synthesis of graphene-based materials for clean energy and biological sensing applications

Graphene has unique physical properties,and a variety of proof-of-concept devices based on graphene have been demonstated.A prerequisite for the application of graphene is its production in a controlled manner because the number of graphene layers and the defects in these layers significantly influence transport properties.In this paper,we briefly review our recent work on the controlled synthesis of graphene and graphene-based composites,the development of methods to characterize graphene layers,and the use of graphene in clean energy applications and for rapid DNA sequencing.For example,we have used Auger electron spectroscopy to characterize the number and structure of graphene layers,produced single-layer graphene over a whole Ni film substrate,synthesized well-dispersed reduced graphene oxide that was uniformly grafted with unique gold nanodots,and fabricated graphene nanoscrolls.We have also explored applications of graphene in organic solar cells and direct,ultrafast DNA sequencing.Finally,we address the challenges that graphene still face in its synthesis and clean energy and biological sensing applications.     

TiO_2纳米管制备及其在气体传感器中的应用研究进展

由于纳米TiO2材料具有无毒、气敏、湿敏、稳定性好等优点而被广泛应用于太阳能电池、光催化降解和气体传感器等领域中。TiO2纳米管是典型的一维纳米材料,拥有丰富的物理化学性质。由于其制备成本不高,因此蕴藏着广阔的应用前景。特别是近年的研究表明,TiO2纳米管因为其大的比表面积、强的吸附能力和纳米尺寸效应,在光催化、传感器、太阳能电池等领域有巨大的开发潜力,已成为目前纳米材料的研究热点之一。TiO2纳米管的主要制备方法基本成熟,但在气体传感器中的研究比较少。TiO2纳米管的制备是在各领域应用的重要前提,因此,本文先介绍它的主要制备方法,从而了解TiO2纳米管的形态及组成,而在其众多应用中,着重介绍它在气体传感器中应用的研究现状。     

海洋环境监测中的光纤化学／生物传感技术

通过光纤溶解氧、pH、湿度等化学传感探头及发光菌水质毒性监测生物传感探头的研制,开发出了一类能用于环境监测的新型传感器。其创新之处在于传感探头的设计与包装,以及数种可逆性、选择性、稳定性、使用寿命、响应时间、灵敏度等响应特性具佳的化学及生物传感膜的配方和制作技术。利用这些技术,通过对光纤探头的设计与包装,可以实现在现场及实验室模拟条件下对样品的选择性检测。研制的传感器能广泛应用于海洋污染调查、内河水质评价、水产养殖、工矿企业水气排污自检等诸多方面。     

基于柱芳烃的3D超分子聚合物网络的构筑及应用

总结了通过不同的正交非共价键相互作用力,如氢键、π-π堆积、金属配位、主客体作用等,来构筑3D网状结构的超分子聚合物的方法。由于结合了多重的相互作用力,三维网状超分子聚合物在保持动态可逆性质的同时,其结构相对牢固,性能也更加稳定。此外,还概述了3D网状结构的超分子聚合物在催化、药物控释、检测、传感等方面的应用。