基于气体电离的气敏传感器的研究

论文摘要

在工业高度发达的今天，气体污染所带来的损失已经严重威胁到人类的生存，解决问题的关键是迅速准确的检测到这些有毒、有污染的气体，这便是气敏传感器发展的客观依据。气敏传感器，俗称电子鼻，是目前比较热门的新型传感器技术。气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展的情况下，发展到现在已经有了一定的基础。本课题研究的是一种基于气体电离的气敏传感器。气体的电离取决于所施加的电场强度。在相同的外加电压下，电场强度和两电极间的距离有关，距离越小，电场强度就越大。因此若能使电极间的距离缩小到几个纳米，将大大地降低气体电离所需的外加电压。在这里，我们用了电镀的方法来缩小电极之间的间隙，用在线阻抗监测的方法来实时监控电镀情况，并将得到的信号用来反馈控制电镀，合理的控制电镀的时间，寻求最佳的切断电镀电源的时机，研究不同的电解液浓度不同的电镀时间给电极带来的间隙和形状上的影响，找到一种灵活的合理的制造纳米间隙电极的方法。每一种气体都有自己独特的击穿电压，在本课题中，在微电极制作的基础上，进一步研究不同条件，不同气体的击穿电压。研究电极的形状，间隙带来的击穿电压的变化，寻找提高离子检测灵敏度、稳定性的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 传感器
• 1.1.1 传感器的定义
• 1.1.2 传感器的分类
• 1.2 气敏传感器
• 1.2.1 气体污染
• 1.2.2 气敏传感器的发展现状
• 1.2.3 气敏传感器的工作原理及分类
• 1.2.4 气敏传感器发展趋势
• 1.3 本项目研究内容
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 可行性分析
• 第二章 基于气体电离的微型气敏传感器概论
• 2.1 基于气体电离的微型气敏传感器
• 2.1.1 气体电离
• 2.1.2 尖端放电中的极性效应
• 2.1.3 影响气体电离的因素
• 2.2 纳米间隙电极的制作
• 2.2.1 现有制造方法
• 2.2.2 本课题所用方法的提出
• 第三章 系统设计
• 3.1 硬件设计
• 3.1.1 方波信号发生电路
• 3.1.2 交流监控电路
• 3.1.3 放大电路
• 3.1.4 精密整流电路
• 3.1.5 低通滤波电路
• 3.1.6 信号采集模块
• 3.2 软件设计
• 3.2.1 USB2015简介
• 3.2.2 程序设计
• 3.3 采样电路
• 第四章 实验条件及过程
• 4.1 电镀
• 4.1.1 电镀镍基本理论
• 4.1.2 电镀过程
• 4.1.3 电镀初步结果分析
• 4.2 击穿电压的测量
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 目前已有的基于气体电离的气敏传感器的结果
• 5.1.1 基于纳米碳管的传感器的简介
• 5.1.2 空气中击穿的测试
• 5.1.3 其他气体的测试
• 5.2 实验结果分析
• 5.2.1 不同间隙电极的比较
• 5.2.2 乙醇气体的影响
• 5.2.3 水蒸汽对击穿电压的影响
• 第六章 展望
• 参考文献
• 致谢