基于中红外TDLAS的SF_(6)、H_(2)S背景下SO_(2)浓度检测

选择1300~1400cm-1波段作为SO_(2)检测波段,搭建了基于TDLAS技术的实验平台,采用纯SF6与5、25、50μL/L H_(2)S作为背景源,检测获取不同浓度SO_(2)的二次谐波峰值平均值。实验结果表明,在纯SF_(6)背景下,SO_(2)浓度与二次谐波峰值平均值的拟合优度为0.997,不同浓度SO_(2)实验气体验证拟合曲线最大误差为0.653μL/L。在5、25、50μL/L H_(2)S背景下,不同浓度SO_(2)实验气体验证拟合曲线最大误差分别为0.724μL/L、0.821μL/L、1.225μL/L,同时SO_(2)浓度与二次谐波峰值平均值的拟合优度分别达到0.997、0.996、0.995。

改性石墨烯基传感器对SF_(6)分解组分H_(2)S的吸附机理及检测特性研究

作为SF_(6)的重要分解组分,H_(2)S能够有效反映SF_(6)气体绝缘电气设备内部绝缘故障类型及程度。该文以H_(2)S为目标检测气体,探究了改性石墨烯基传感器对H_(2)S的吸附机理及检测特性。基于第一性原理建立了环氧基化石墨烯(G-O)、钯掺杂石墨烯(Pd-G)和环氧基与钯共掺杂石墨烯(Pd-G-O)改性模型和H_(2)S吸附模型,从吸附能、态密度、轨道、脱吸附时间等多方面计算分析了G-O、Pd-G、Pd-G-O的改性机理与吸附机理,结果表明Pd-G-O对H_(2)S表现出优异的吸附性能,吸附能达到-1.015 eV,为较强的化学吸附,且对应着强烈的电荷转移值0.281 e;制备了G-O、Pd-G、Pd-G-O传感材料及器件,基于微量气敏测试平台测试了改性石墨烯基传感器检测H_(2)S的温度、体积分数、响应恢复及稳定特性,其中Pd-G-O传感器对H_(2)S表现出低工作温度(175℃)及快速响应优势。该文的仿真计算与气敏测试分析为研制检测SF_(6)分解组分的低功耗、高灵敏度及快速响应传感器提供了理论基础与实验支撑。

基于多通光声池的SF_(6)分解产物H_(2)S的高灵敏度检测技术

针对H_(2)S气体在近红外波段的吸收系数低导致检测灵敏度难以提高的难题,提出了基于共振式多通光声池的SF_(6)分解产物H_(2)S气体检测技术。对赫里奥特型多通光声池进行优化设计,激光光束反射次数达到20次。近红外激光经功率放大后入射到多通光声池,通过多次光学反射大幅度提升了光声信号的激发效率,结合声学共振放大技术、光纤放大技术和波长调制-二次谐波检测技术,搭建了一套光声光谱气体检测系统,实现了SF_(6)背景下微量H_(2)S气体的高灵敏度检测。实验结果表明,归一化噪声等效吸收系数为2.23×10^(-9)cm^(-1)·W·Hz^(-1/2),在平均时间为100 s时,该检测系统对H_(2)S气体的检测极限达到2.7×10^(-8)。

传感器阵列的CO与H_2S混合气体检测系统设计与试验

采用气体传感器单敏感性和多敏感性相结合的交叉方法,基于传感器阵列和人工神经网络模式识别技术,设计了一种CO与H2S混合气体检测系统.该系统以AT89C51单片机芯片作为控制核心,优选MQ135,MQ136和TGS2602构成气体传感器阵列,通过RS232串行通信接口实现单片机与上位机通信连接,利用改进的BP神经网络算法进行模式识别,完成了CO和H2S混合气体浓度的检测试验.结果表明,BP神经网络训练误差均在0.01范围内,识别率达到95%,验证了检测系统设计的正确性和可行性,为气体检测传感器的进一步研究开发提供了基础.

SF_(6)气体中H_(2)S光声检测及FFT滤波在检测信号噪声抑制中的应用

H_(2)S作为SF_(6)气体绝缘电气设备中一种重要的故障特征气体,其浓度对于评估SF_(6)气体绝缘状态有着重要意义。由于H_(2)S在近红外波段的吸收系数非常小,导致传统光学检测方法在该波段对H_(2)S气体的探测灵敏度较低。气体光声光谱技术灵敏度高、响应速度快且无需载气,非常适用于痕量气体的检测。搭建了一套大功率气体光声检测平台,选择H_(2)S气体在1578.12 nm处的吸收谱线,结合波长调制技术和二次谐波检测技术针对H_(2)S气体进行检测,并采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法对光声二次谐波信号进行频谱分析,去除残余噪声。结果表明FFT滤波技术可以有效去除光声二次谐波信号中的残余噪声,使搭建的光声检测平台对H_(2)S气体体积分数的最低检测限从10^(-6)量级降低到亚10^(-9)量级。

基于紫外吸收光谱与最小二乘法的SO_(2)、H_(2)S与CS_(2)混合气体定量检测

SO_(2)、CS_(2)和H_(2)S作为绝缘气体SF_(6)的重要分解气体,它们的种类和含量对SF_(6)气体绝缘设备的诊断具有重要意义。文中提出了一种紫外吸收光谱法和最小二乘拟合联用的方法用于SF_(6)分解气体的3组分混合气体定量检测。在实验过程中,发现较高体积分数的SO_(2)和CS_(2)对较低体积分数H_(2)S的体积分数计算存在干扰并且干扰的程度大小与两种气体的体积分数呈正相关。因此,文中获得了干扰气体体积分数较高时H_(2)S体积分数计算的修正公式,可以实现3种气体的准确定量检测,SO_(2)和H_(2)S检测范围为1~10μL/L(part permillion),CS_(2)为30~300μg/m L(part per billion)。文中提供了一种简便高效的检测方法,方便集成于检测设备中,为SF_(6)绝缘设备在线监测提供了技术支撑。

基于分等级中空微球结构Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料的制备及对H_(2)S的气敏性能

通过简单的水热法合成了由纳米颗粒自组装而成的分等级中空微球结构WO_(3)和Co_(3)O_(4)/WO_(3)材料,整个实验过程中不添加任何的表面活性剂和模板剂,符合绿色化学发展理念。对样品的形貌、结构、化学成分和气敏性能进行了表征。结果表明,Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料成功构筑p-n异质结并呈中空微球结构。在气敏性能测试中,Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料传感器在最佳工作温度50℃下对体积分数为1×10^(-5)的H_(2)S气体的响应值为42.1,约为WO_(3)传感器的3.37倍,响应时间仅为8 s。本实验还进行了1×10^(-8)~5×10^(-5)不同体积分数的H_(2)S气体连续循环检测,检测下限低至1×10^(-8)。同时,所制备的传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性。此外,还详细分析了Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料用于H_(2)S气体检测的传感机理。

用GC-PFPD法测定H_2S/N_2气体标准样品的不确定度分析

本文用气相色谱-脉冲火焰光度检测器法（即GC—PFPD法）测定H2S／N2气体标准样品，对测量过程中能引起不确定度的各因素进行分析和量化，最终计算出该法的合成不确定度，给出了测量结果的扩展不确定度。

金属氧化物半导体一维材料H_(2)S传感器研究进展

金属氧化物半导体具有较好的气敏性,基于金属氧化物半导体H_(2)S气体传感特性得到了广泛研究.然而,随着气体检测精细程度的增加,需要设计具有更优性能的纳米材料,来实现气体传感器检测下限和灵敏度的提高.同其他维度纳米材料相比,一维结构纳米材料由于具有良好的结晶度、较大的比表面积和独特的电子输运特性,在H_(2)S气敏性能提升上有明显优势.因此,本文主要以H_(2)S气体为主体,综述了基于金属氧化物半导体不同一维结构纳米材料的特点和一维结构纳米材料H_(2)S气体传感器的研究进展.讨论了金属氧化物半导体基一维结构纳米材料对H_(2)S气体传感的影响和气敏机理.最后,对金属氧化物半导体基一维结构纳米材料H_(2)S气体传感器的性能改进和未来应用前景进行了展望.

本征ZnO纳米线的原位生长及其对痕量H_(2)S气体的敏感性

文中研究了通过低温水热法在微传感器表面原位生长不同直径的本征ZnO纳米线,用于痕量H_2S气体的检测,比较了不同尺寸ZnO纳米线传感器对H_2S的气敏性。实验结果表明:在150℃条件下,随着ZnO纳米线直径的缩小(200 nm→50 nm→20 nm),其对H_2S的气敏性显著提高。在相同H_2S气体浓度(5 ppm)下,50 nm ZnO纳米线的响应值是200 nm的5.4倍,检测下限为50 ppb,灵敏度均值达到6.4×10-2ppm-1;20 nm ZnO的响应值比50 nm ZnO的响应值进一步增大,检测下限达到10 ppb,是50 nm ZnO的5倍,检测灵敏度均值为2.0×10-3ppm-1,是50 nm ZnO的32倍。这些主要是由于纳米尺寸效应的影响。

简单和可控的NiO/ZnO孔微管的制备及对痕量H_(2)S气体的增强传感

以廉价的脱脂棉为生物质模板,通过金属硝酸盐的简单浸渍和空气煅烧可控制备出0.9 at.%NiO掺杂的六方晶相ZnO微管,探讨了煅烧温度对复合材料显微结构和气敏性能的影响,其中600℃煅烧的NiO/ZnO-600多级结构具有宽泛的孔分布和较大的比表面积(37 m^(2)·g^(-1))。气敏测试结果表明,在133℃工作温度下,NiO/ZnO-600制备的传感器对5 ppm H_(2)S气体具有较高的响应(R_(a)/R_(g)=33.6)和较低的实际检测限(LOD=1 ppb),是目前已报道的ZnO基传感器中最敏感的材料。同时,该传感器还呈现出高的选择性、好的线性关系和长期稳定性。因此,NiO/ZnO-600微管有望作为实际监测ppb级H_(2)S气体的候选敏感材料。

WO3气体传感器用于SF6分解气体H2S的检测

SF6气体绝缘设备内部存在的缺陷,在运行时会出现放电和过热等故障,从而导致SF6气体分解,降低设备的绝缘性能,同时危及设备运行安全。研究表明可以通过对SF6特征分解气体H2S的检测来检测SF6气体的分解情况。文中通过水热法合成了一种WO3敏感材料并进行了SEM、XRD表征;将WO3传感器用于H2S检测,表现出优异的气敏性能。在最佳工作温度下,对100ppmH2S灵敏度达到了236,响应时间为43s,检测下限为100ppb。

Ag掺杂二氧化锡纳米颗粒的制备和H2S气体检测研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯SnO2和1.5wt%、3wt%和4.5wt%Ag-SnO2纳米颗粒样品,并采用x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散x射线(EDAX)等分析方法对样品进行了结构、形貌和成分的表征研究。随后在特定温度、特定浓度(目标气体为硫化氢)的条件下,测试上述4种样品对H2S气体的敏感特性。结果显示,在100℃的工作温度下,3wt%Ag-SnO2对450 ppm硫化氢气体(H2S)具有良好的敏感特性。

塞尔维亚波尔州TMK铜金矿H_(2)S气体成因分析

矿区铜金矿井巷开拓系统施工过程中,井下涌水出现含有臭鸡蛋气味气体现象后,作者随即开展了矿区地表、巷道、钻孔岩心含(隔)水性等的水文地质特征调查,在认真阅读了相关技术文献资料,反复分析比对矿区地表水、基岩构造裂隙水、巷道涌水、相邻矿区涌水的水化学类型特征及H_(2)S气体空间赋存位置等工作的基础上,提出了矿区H_(2)S气体系岩浆成因的观点。

基于BiVO_(4)气体传感器的SF_(6)分解气体检测方法研究

采用水热法制备了十面体BiVO_(4)纳米材料,用扫描电子显微镜、X射线衍射进行表征。气敏测试结果表明,制备的BiVO_(4)传感器对H_(2)S气体有着较高的灵敏度响应和良好的选择性。在最佳工作温度(180℃)下,该传感器对于100μL/L H_(2)S的响应值为55.683,响应时间为25 s,最低检测浓度为1μL/L。可为SF_(6)分解气体检测提供参考。

基于SO_2、H_2S含量测试的SF_6电气设备内部故障的判断

阐述了SF6电气设备内部故障时绝缘材料分解产物的规律;提出通过SO2、H2S含量分析早期检出内部故障,并通过大量测试和故障实例,证明了该法的有效性。

硫化氢气体在金属有机骨架中吸附机理的分子模拟研究

研究硫化氢(H_(2)S)气体在金属有机骨架(Metal Organic Frameworks, MOFs)材料中的吸附机理,对应用MOFs材料控制城市地下有限空间内的H_(2)S气体具有重要意义。以不同类型的MOFs材料作为研究对象,基于Materials Studio软件建立了MOFs-H_(2)S吸附体系,应用巨正则蒙特卡洛(Rand Canonical Monte Carlo, GCMC)方法及分子动力学(Molecular Dynamics, MD)理论研究了相互作用能、吸附热、金属位点、官能团等的影响,在分子层面讨论了H_(2)S气体在MOFs中的吸附特性及机理。应用等温吸附试验验证了所使用分子模型及力场的可靠性。结果表明:不同金属位点对于吸附量有较大影响,对H_(2)S气体的吸附作用由强到弱依次为Mg^(2+)、Ni^(2+)、Co^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+);亲水性官能团的引入利于H_(2)S气体的吸附捕捉;UiO-66-Cu因其团簇为网状结构更利于H_(2)S气体的捕捉与吸附。同时,该研究建立了吸附热方程,提供了MOFs吸附效果评判标准,为MOFs材料应用于城市地下有限空间吸附H_(2)S气体提供了理论依据。

SF_6分解物SO_2、H_2S、HF、CO的红外吸收特性分析

气体的红外吸收特性是进行气体红外定性定量分析的重要依据。为此,针对4种典型SF6气体分解物SO2、H2S、HF、CO,利用HITRAN2008数据库给出的吸收谱线参数,对其红外吸收特性进行了研究,给出了SO2、H2S、HF、CO 4种气体在波数10～10 000cm^-1范围内吸收谱带的波数区间和最强吸收谱线的中心波数及其峰值吸收系数。另外,分析了SO2和H2S的一段吸收谱受压强和温度的影响,结果表明气体吸收谱线的吸收系数和全线宽随压强的升高而增大;而随温度的升高,气体绝大多数吸收谱线的峰值吸收系数和全线宽会减小,但也存在少数吸收谱线的峰值吸收系数增大的情况。