碳纳米管聚苯胺薄膜SAWSO2传感器的实验研究

以128°YX-LiNbO3晶体上实现的双声路声表面波(SAW)器件为载体,在器件的测量声路上制作了对SO2气体具有敏感作用的碳纳米管聚苯胺薄膜,提出了一种基于碳纳米管聚苯胺薄膜的SAW SO2气体传感器。该传感器中的双声路结构消除了因外界测量条件改变引起的测量误差,提高了传感器的可靠性和准确性。利用原位法制备的碳纳米管聚苯胺增加了SO2气体的吸附面积,提高了传感器的灵敏度。实验结果表明,基于碳纳米管聚苯胺薄膜的SAW SO2气体传感器在测量范围内对各种浓度的SO2气体具有好的响应特性;当输入体积分数为1×10-6时,传感器的响应灵敏度约为8.3 kHz,比单一聚苯胺薄膜高1.8 kHz。此外,该传感器也具有更好的线性特性。

金属氧化物半导体SO2气体传感器的研究现状

介绍了气敏机理,总结了近年来国内外基于金属氧化物半导体的SO2气敏材料的研究现状,指出了基于金属氧化物半导体SO2气体传感器的不足之处,提出设计复合材料、优化合成方法是提高SO2气敏材料敏感特性的研究方向。

基于偏振干涉技术的SO2气体检测方法

光谱技术在气体成分分析与检测方面具有独特的优势。对于任意一种特定的气体,其对应的吸收峰都具有独特性,通过光谱吸收峰的强度可以推导待检测气体的浓度。该文基于吸收光谱技术,同时结合光纤衰荡光谱技术,利用光热原理与Sagnac干涉原理,设计出了基于偏振干涉技术的SO气体传感检测系统,此系统具有较强的抗干扰能力,可以实现SO气体的高灵敏度、高分辨率检测。SO的检测实验论证了该文所提的传感检测系统可检测的最小SO浓度约为0.1 ppm。

SO2电化学传感器温度特性及温度补偿研究

为削弱电化学传感器温度漂移对检测气体之干扰,研究了SO2电化学传感器的温度特性,提出了根据传感器所输出零点电流与反应电流的温度特性获取其最佳定标温度,并对基于曲线拟合的温度补偿算法做出扣除零点电流的改进,通过设计的基于TMS320F28335DSP的SO2电化学传感器检测系统做出了相应验证。实验结果表明,宽动态温度范围内,基于最佳定标温度27℃下的温度补偿结果平均误差为2.39%,比基于实验室常温20℃定标减小了24.84%,提高了检测精准度,同时也给其他电化学传感器温度特性研究提供了借鉴方案。

SF_6分解物检测中红外和电化学SO_2传感器性能的研究

利用动态配气系统将指定浓度的SO_2气体导入分解物检测仪中,对比研究了以SF_6气体为底气时SO_2红外和电化学传感器的准确性、稳定性和响应时间等测量特征。通过对以SF_6和N2为底气的SO_2气体浓度的反复测量,探究了由于SO_2和SF_6气体吸收红外光波长较为接近,SF_6气体对SO_2红外传感器测量性能的影响;实验表明:二种气体的交叉影响使得SO_2红外传感器的测量稳定性发生劣化。此外,通过对同一测量条件下多台SO_2电化学法传感器的测试,验证了传感器性能对比实验中,个性差异较大的SO_2电化学传感器所表现出的测量特性具有一定共性,并在文末给出了提高电化学传感器测量准确性的可行建议。

V_2O_5薄膜用作SO_2气敏传感器

在Ｏ２／Ａｒ气氛中，用射频磁控溅射法在常温下溅射Ｖ２Ｏ５粉末靶得到氧化钒薄膜。在３５０℃热处理后，经ＸＲＤ分析，薄膜的主要成分为Ｖ２Ｏ５。在不同温度下对Ｖ２Ｏ５薄膜作了对“空气和ＳＯ２”的混合气氛的敏感特性测试分析，发现在３００～３９０℃范围内，薄膜对ＳＯ２气体灵敏度随温度的升高而增大，在超过３９０℃后，灵敏度随温度升高而降低。在ＳＯ２气体去除后，薄膜的电阻值能恢复到初始状态，气敏过程可反复进行。文章对Ｖ２Ｏ５薄膜的气敏机理作了定性描述。

新型固体电解质SO_2传感器的研制

以sol-gel法制备的NASICON（Na3Zr2Si2PO12）为基体材料，掺杂了V2O5的TiO2为辅助电极材料，制备了一种管式结构的固体电解质SO2传感器。当工作温度为300℃时，以V2O5与（V2O5＋TiO2）的质量比为5％的材料为辅助电极材料时，传感器对体积分数为（1～50）×10^-6的SO2表现出了较好的气敏性能，传感器的电动势E值与SO2浓度的对数呈很好的线性关系，传感器的灵敏度为78mV／decade。同时，传感器对50×10^-6的SO2的响应恢复时间分别为10s和35s，且有较好的选择性。

Ag^+-β″-Al_2O_3固体电解质SO_x气体传感器

本文报道了,采用 Na^+-β~"-Al_2O_3的银离子交换获得以银离子为导体的固体电解质。以金属银为固体参比电极,多孔铂为工作电极而制成原电池型全固态SO_x气体传感器: Pt,Ag|Ag^+-β~"-Al_2O_3|porous Pt,SO_x,O_2,Pt并分别以动态和静态方式评价系统对片状和管状两种形式传感器元件的测试结果。研究表明,在400℃至800℃区间,当SO_2浓度为10～10~5ppm时,元件的气敏响应与理论值相当符合,动态响应时间小于1min。 经优化设计,该传感器有良好的热力学稳定性,克服了以往体系的缺点,可望研制开发为实用、灵敏、快速的SO_x传感器。

NASICON固体电解质SO_2传感器的特性研究

采用溶胶-凝胶法合成NASICON固体电解质材料,并以其为基体材料制作管式SO2传感器,敏感电极采用Na2SO3-30％BaSO4或者Na2SO4-30％BaSO4(摩尔比)复合硫酸盐。SO2浓度在(10- 100)×10-6体积分数范围内,两种器件的灵敏度分别为81．1和60．6mV／decade。敏感电极为Na2SO3-30％BaSO4的元件响应和恢复时间分别为28．2 s和57．7 s;敏感电极为Na2SO4-30％BaSO4的元件响应和恢复时间分别为39．8 s和67．4 s。

无线传感器网络在环境监测中的应用

介绍了无线传感器网络在环境监测领域的应用背景和国内外研究现状,展望了无线传感器网络在其它相关领域的应用前景。对SO2区域监测使用的无线传感器网络节点硬件结构和前端传感器放大电路进行了设计,详细说明了各部分电路的芯片选型和要点。给出节点调试的方法和结果。提出了基于无线传感器网络的SO2区域监测系统的网络构建方案,并对系统上位机软件中的监控和数据库软件进行了分析和设计。最后叙述了系统良好的可扩展性和兼容性。

紫外荧光差分法二氧化硫传感器的研究

本文利用紫外荧光差分法实现二氧化硫的实时在线测量,分析和研究了紫外荧光的检测原理和方法,介绍了光电倍增管的原理和应用以及紫外光源稳光电路。实验表明,该传感器具有精度高、实时性好、抗干扰能力强等优点,在环保领域具有推广价值。

固体电解质SO_2气体传感器件

以LaF3(掺杂5%CaF2)单晶为固体电解质,Na2SO3、Na2O为参比电极,含不同SO2浓度的空气为待测电极构成敏感浓差电池,对空气中SO2浓度进行测量。在不同温度下,采用电池两极电动势方法进行测量。实验发现,电池两极的电动势与SO2在空气中分压对数、体积分数成正比;电池的响应时间小于6 s.从测量得到的阻抗谱图,发现LaF3(掺杂5%CaF2)单晶在常温下就具有较高的离子电导率,适于作为气体敏感浓差电池的固体电解质材料。

用于SO_2气体检测的4A型分子筛掺杂碳纳米管气敏传感器研制

SO2作为SF6气体在局部放电作用下的重要特征分解组分,其体积分数大小和变化规律可用于判断SF6绝缘设备内局部放电的严重程度。为提高碳纳米管传感器对SO2气体的检测灵敏度,实现对SO2气体的快速实时检测,提出了一种分子筛掺杂碳纳米管制备气敏传感器的方法,研究了不同掺杂比例的传感器对体积分数为10-4的SO2气体的气敏响应特性,并对反应机理进行了初步探讨。结果表明:与本征碳纳米管相比,4A分子筛掺杂制备出的碳纳米管气敏传感器对SO2的灵敏度有了显著提高,电阻变化率从0.96%最大提高至33.7%,并且传感器具有良好的重复性和稳定性,多次重复试验表明传感器电阻变化率保持稳定。研究结果为最终实现SF6气体绝缘设备中SO2气体的在线监测奠定了试验基础。

SO_2传感器抗H_2S干扰的方法研究

本文研究了采用过滤吸附技术除去对二氧化硫电化学传感器影响最严重的硫化氢气体的干优,提高了二氧化硫传感器的灵敏度。

基于AT89S52的SO_2浓度检测仪

以AT89S52为核心,利用电化学SO2传感器,完成了对SO2浓度的智能检测,实现了计算机智能化处理。本设计完成了SO2浓度智能检测仪的硬件设计和软件编写,实现了SO2的实时在线检测,并对实验结果进行分析。本检测仪测量准确、工作可靠,能够广泛应用于工矿企业和大气的SO2浓度检测。

SO_2浓度智能检测仪的设计

SO2可导致酸雨形成,同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等,对生态环境有很大的破坏作用,所以必须对SO2进行严格的检测和控制;本设计在学习研究了电化学SO2传感器的检测原理的基础上,完成了基于电化学传感器的烟气SO2浓度智能检测仪,完成了对烟气SO2浓度智能检测仪的气路部分和电路部分的设计;论文内容包括检测仪的工作原理、气路设计传感器的检测原理及相关电路的设计,还完成了软件设计和通信接口的设计,并对实验结果进行分析;该设计实现计算机智能化处理,能够广泛应用在工矿企业和大气的SO2浓度的检测。

固体电解质S0_2气体传感器特性研究

采用溶胶-凝胶法合成NASICON固体电解质及ZnSnO3复合金属氧化物材料,并以NASICON为基体材料,ZnSnO3为敏感电极制作管式SO2气体传感器。研究表明,在325～430℃时,SO2浓度在(5～50)×10-6体积分数范围内,器件的EMF值与SO2浓度的对数呈现较好的线性关系。器件在375℃时对SO2的灵敏度达到255mV/decade,并且器件在此温度下表现出较好的选择性和响应恢复特性。最后对其敏感机理进行了分析。

基于混合电动势型SO_2传感器的研制及接口电路设计

利用钠离子的快速离子导体固体电解质为离子导电层,NaRe（SO_4）_2稀土硫酸钠复盐为敏感电极,设计并研制了一种混合电动势型SO_2传感器核心元件。在实验室条件下的非平衡态气氛中,对此核心元件进行了二氧化硫体积分数的敏感性能测试。根据传感器的检测原理及输出信号特性,设计了微弱信号检测电路,由此组装成SO_2气体传感器器件。结果表明：在低温260~300℃下,该传感器对SO_2的灵敏度为136.4mV左右,具有较高的选择性和良好的响应恢复特性,器件耐潮湿,测试时不需要参比气体。该器件输出的稳定可靠的标准电压信号,可被单片机直接读取。

SO_2电化学传感器

由SO_2引起的酸沉降,特别是酸雨形式的酸沉降,已成为全球最严重的环境问题之一。开发研究‘实时’、‘原位’监测SO_2的化学传感器。对于监控酸沉降十分必要。本文仅就采用电化学方法的SO_2化学传感器的研究应用作一综述。

基于Na_3Zr_2Si_2PO_(12)固体电解质的非平衡态SO_2传感器

基于Na_3Zr_2Si_2PO_(12)(NASICON)固体电解质,分别以Na_2SO_4-BaSO_4混合盐和NaRe(SO_4)_2复盐为敏感电极材料制备了片式SO_2非平衡态气体传感器。结果表明,该类型传感器的输出电动势与SO_2气体浓度的对数呈良好的线性关系,在低温260℃具有最佳性能,灵敏度分别达到了160 m V/decade和136 m V/decade。传感器在不同浓度的SO_2气体中的交流阻抗谱测试结果显示,气体在敏感电极的三相界面处电化学反应的活性随着气体浓度的增大而增强,结合敏感电极结构,对该类敏感电极的机理进行了分析。由于NASICON具有良好的低温钠离子导电性,可以大幅降低传感器的工作温度;由于Na_2SO_4-BaSO_4混合盐和Na Re(SO_4)_2敏感材料具有更好的化学稳定性,制备的传感器具有良好的可重复性和稳定性。基于非平衡态设计的传感器,具有结构简单和成本低的优点。以上特性为该传感器在SO_2气体在环境监测方面的应用提供了可能。