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基于聚合物-碳黑敏感膜的气体微传感器阵列研究 被引量:1
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作者 孙晓翔 谢海芬 +1 位作者 杨秋冬 黄宜平 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第3期18-20,23,共4页
研究了一种使用聚合物-碳黑混合物作为敏感膜的新型化学气体传感器。通过将4种不同的聚合物敏感材料聚-4-乙烯基苯酚、聚环氧乙烷、聚已内酯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与一定配比的碳黑混合物分别淀积在梳状微电极上,就可以获得这4种聚合... 研究了一种使用聚合物-碳黑混合物作为敏感膜的新型化学气体传感器。通过将4种不同的聚合物敏感材料聚-4-乙烯基苯酚、聚环氧乙烷、聚已内酯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与一定配比的碳黑混合物分别淀积在梳状微电极上,就可以获得这4种聚合物-碳黑化学电阻型气体微传感器阵列。用这4种传感器对4种气体体积分数为5×10-4的有机类气体(丙酮、乙醇、甲醇和甲苯)进行了测试,比较了传感器的电阻变化率。微传感器的响应值,即电阻的变化率最大接近1.9%;最小的优于0.01%。梳状微电极的形状适合低体积分数的探测。通过对4种传感器响应的主成分分析,可以完全分辨被检测的4种有机类气体。 展开更多
关键词 气体微传感器 聚合物 碳黑
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一种CMOS SnO2气体微传感器的设计
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作者 刘春娟 王永顺 +2 位作者 刘肃 吴蓉 张彩珍 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期715-718,共4页
采用TSMC0.6μm1P3M标准CMOS工艺设计了一种检测O2浓度的SnO2气体微传感器。传感器材料是由实验分析及CMOS工艺共同确定,其多晶硅加热电阻温度系数小、功耗低,而SnO2敏感薄膜灵敏度高且稳定性良好,通过软件对器件进行热学模拟仿真并确... 采用TSMC0.6μm1P3M标准CMOS工艺设计了一种检测O2浓度的SnO2气体微传感器。传感器材料是由实验分析及CMOS工艺共同确定,其多晶硅加热电阻温度系数小、功耗低,而SnO2敏感薄膜灵敏度高且稳定性良好,通过软件对器件进行热学模拟仿真并确定了传感器的结构及设计参数。芯片测试结果表明:所设计的MHP悬空结构的传感器反应速度快、抗干扰能力强、具有较高的灵敏度及稳定性,检测O2含量的浓度范围为15%~70%,满足了工艺要求。 展开更多
关键词 CMOS SNO2 气体微传感器 灵敏度 悬空结构 抗干扰
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高于室温环境的热式气体微流量传感器性能分析 被引量:4
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作者 李伟 李杰超 闫卫平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期160-164,共5页
为了探索平板微热管的传热特性,了解微热管内不同温度区间的蒸汽传输特性,开展了热式气体微流量传感器及其检测系统的设计。设计了一种便于探索最佳温度测量点的热式微流量传感器结构,利用MEMS工艺进行加工制作,在不同环境温度下对其性... 为了探索平板微热管的传热特性,了解微热管内不同温度区间的蒸汽传输特性,开展了热式气体微流量传感器及其检测系统的设计。设计了一种便于探索最佳温度测量点的热式微流量传感器结构,利用MEMS工艺进行加工制作,在不同环境温度下对其性能进行了测试,得到了环境温度与热式微流量传感器性能的关系。基于MSP430单片机和C#语言自主开发了流量传感器检测系统,可对一定范围内的流量进行实时检测,并实时绘制流速随时间的变化曲线。研究表明,采用本文设计的热式微流量传感器结构,可以检测高于室温环境下的微流量气体,并可通过提高加热器温度或改变测温电阻对的测量位置来提高测量灵敏度。 展开更多
关键词 热式气体流量传感器 Pt薄膜电阻 流量检测系统 高于室温环境
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基于MEMS工艺微气体传感器结构与工艺设计 被引量:3
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作者 张子立 殷晨波 +1 位作者 朱斌 陶春旻 《南京工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第3期31-35,共5页
针对传统堆积式硅基微气体传感器制造工艺复杂的缺点,设计一种将Pt电极制成一层的共面式微气体传感器,利用有限元软件ANSYS对传感器的热性能进行了分析。结果表明:共面式微传感器的气敏薄膜表面工作区域的温度差在功耗为15 mW时约为7℃... 针对传统堆积式硅基微气体传感器制造工艺复杂的缺点,设计一种将Pt电极制成一层的共面式微气体传感器,利用有限元软件ANSYS对传感器的热性能进行了分析。结果表明:共面式微传感器的气敏薄膜表面工作区域的温度差在功耗为15 mW时约为7℃,且当功耗为13 mW时传感器温度便可达300℃。根据MEMS工艺设计了一套制造该结构传感器的工艺。该工艺可以与溶胶-凝胶法制膜工艺相兼容,且整个工艺只用到3块掩膜版,从而降低了工艺复杂程度,提高了产品成品率。 展开更多
关键词 气体传感器 结构优化 热性能 制造工艺
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用于气体传感器的微热板工艺流程与性能对比 被引量:11
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作者 李中洲 余隽 +2 位作者 周君伟 耿万鑫 唐祯安 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第1期17-20,共4页
微热板式气体传感器具有功耗低、体积小和灵敏度高等优点,具有良好的产业化前景,而传感器芯片批量制造成品率与单芯片加工成本是其能否产业化的关键。在传感器芯片批量制造中引入成熟标准CMOS工艺,采用四臂支撑悬空结构,以钨为加热丝,... 微热板式气体传感器具有功耗低、体积小和灵敏度高等优点,具有良好的产业化前景,而传感器芯片批量制造成品率与单芯片加工成本是其能否产业化的关键。在传感器芯片批量制造中引入成熟标准CMOS工艺,采用四臂支撑悬空结构,以钨为加热丝,多层介质薄膜为机械支撑膜,顶层金属为气敏电极;作为对比,同时设计了MEMS工艺流程,制造了以铂为加热丝,PECVD氧化硅和氮化硅为机械支撑膜,黄金气敏电极的相同结构传感器芯片。对比了工艺成本和器件性能,CMOS微热板芯片的功耗、热响应、热稳定性以及成本等性能均达到甚至优于MEMS微热板水平。由于CMOS工艺线量产能力和加工精度均优于常见MEMS工艺线,因此单芯片成本更低,集成度更高,非常适合微热板式气体传感器阵列芯片的产业化生产制造。 展开更多
关键词 热板气体传感器 标准CMOS工艺 MEMS工艺 热稳定性
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微气体传感器的稳定性测试研究 被引量:2
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作者 魏广芬 唐祯安 +2 位作者 陈正豪 余隽 王立鼎 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第14期1247-1250,共4页
测试了一组微热板式气体传感器的稳定性,着重讨论了稳定性的几种描述方法,采用统计学方法对文献中常用于描述稳定性的几种特征参数进行了比较和取舍,引入了特征参数离散度来描述气体传感器的稳定性,并使用该方法比较了预加热时间对传感... 测试了一组微热板式气体传感器的稳定性,着重讨论了稳定性的几种描述方法,采用统计学方法对文献中常用于描述稳定性的几种特征参数进行了比较和取舍,引入了特征参数离散度来描述气体传感器的稳定性,并使用该方法比较了预加热时间对传感器稳定性的影响。 展开更多
关键词 气体传感器 稳定性 SNO2 特征参数
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基于微气体传感器阵列和神经网络的VOCs的辨别(英文) 被引量:4
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作者 吕品 唐祯安 魏广芬 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1712-1716,共5页
六个由贵金属Au,Cu,Pt做添加剂的SnO2气体传感器构成了微气体传感器阵列.首先研究了这六只传感器对挥发性有机化合物(VOCs)敏感特性,本文中的VOCs指VOCsmixture和甲醛(HCHO)气体,其中VOCsmixture是10 ppm甲苯、1 ppm丙酮、5 ppmα-派烯... 六个由贵金属Au,Cu,Pt做添加剂的SnO2气体传感器构成了微气体传感器阵列.首先研究了这六只传感器对挥发性有机化合物(VOCs)敏感特性,本文中的VOCs指VOCsmixture和甲醛(HCHO)气体,其中VOCsmixture是10 ppm甲苯、1 ppm丙酮、5 ppmα-派烯和10 ppm乙醇的混合气.然后采用BP神经网络对所获得的传感器信号进行了分析、识别.结果显示微气体传感器阵列与BP神经网络相结合不仅能有效地识别低浓度的单成分VOCsmixture和甲醛气体,而且也能有效地识别两元气体中的VOCsmixture和甲醛气体. 展开更多
关键词 气体传感器阵列 VOCS 神经网络
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新型微气体传感器的ANSYS分析与优化 被引量:1
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作者 刘丽丽 李守春 +4 位作者 王连元 何越 刘丽 王雪松 苏畅 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第2期15-17,共3页
设计了一种新型微气体传感器的结构,并利用有限元分析软件ANSYS对该传感器的基底和电极进行了分析与优化。结果得出:传感器的基底设计为硅杯状基座结构,且在Si O_2绝缘层与硅基座之间另加了Si导热层和Si O_2保护层,加热电极宽度和间距... 设计了一种新型微气体传感器的结构,并利用有限元分析软件ANSYS对该传感器的基底和电极进行了分析与优化。结果得出:传感器的基底设计为硅杯状基座结构,且在Si O_2绝缘层与硅基座之间另加了Si导热层和Si O_2保护层,加热电极宽度和间距分别为50μm和60μm,此时微传感器的中心工作区域可获得高且均匀的温度分布,同时中心区域的磁感应强度值极小,有利于传感器整体性能的提高。 展开更多
关键词 气体传感器 ANSYS 结构优化 温度分布 磁场分布
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微气体传感器阵列及神经网络的应用 被引量:6
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作者 邓俊泳 冯勇建 吴青海 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第8期44-46,共3页
简要分析由MEMS工艺制成的新型微气体传感器阵列的原理及其优点 ,在此基础上 ,应用人工神经网络对气体传感器阵列的输出进行模式分类、识别 ,实现对单一或混合气体的有选择性探测 ,识别率可高达 95 %。
关键词 应用 MEMS工艺 气体传感器阵列 人工神经网络 气体探测
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微加热板气体传感器的仿真及结构优化 被引量:3
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作者 张子立 殷晨波 +1 位作者 陶春 朱斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第8期1-3,43,共4页
针对微加热板气体传感器敏感薄膜上温度分布不均的缺点,在传统的微加热板传感器中加入了硅岛结构以均匀薄膜温度分布。利用有限元分析软件ANSYS对带有不同尺寸硅岛的传感器的温度分布进行了仿真和分析,得出了最佳的硅岛尺寸,并提出了一... 针对微加热板气体传感器敏感薄膜上温度分布不均的缺点,在传统的微加热板传感器中加入了硅岛结构以均匀薄膜温度分布。利用有限元分析软件ANSYS对带有不同尺寸硅岛的传感器的温度分布进行了仿真和分析,得出了最佳的硅岛尺寸,并提出了一种新型的微加热板气体传感器结构设计,该传感器结构可以在性能不受影响的情况下简化制作工艺。 展开更多
关键词 加热板气体传感器 结构优化 硅岛 温度分布 ANSYS
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基于悬浮薄膜堆叠式结构的微气体传感器设计
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作者 朱思敏 谭秋林 +1 位作者 裴向东 熊继军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第11期94-96,共3页
本文基于MEMS工艺所设计的气体传感器,克服了以往同类传感器响应时间长,读取数据量小,功耗大等缺点。由于温度作为气体传感器的一个重要工作条件,其敏感薄膜上温度的均衡度直接影响气体传感器的工作性能。该传感器采用悬浮薄膜式堆叠结... 本文基于MEMS工艺所设计的气体传感器,克服了以往同类传感器响应时间长,读取数据量小,功耗大等缺点。由于温度作为气体传感器的一个重要工作条件,其敏感薄膜上温度的均衡度直接影响气体传感器的工作性能。该传感器采用悬浮薄膜式堆叠结构,堆叠层主要包含硅基底、隔离层、加热电极、绝缘层以及敏感薄膜。这样的结构设计是为了形成热隔离真空腔,真空环境可以有效降低温度瞬变对敏感薄膜的影响。利用ANSYS软件建立该结构建模,并对其进行温度仿真后发现该结构符合预期的理论分析,其响应时间缩短,拾取的数据量大幅增加,同时功耗有效降低。 展开更多
关键词 气体传感器 悬浮薄膜堆叠式 ANSYS 结构设计 温度仿真
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新型共平面微气体传感器微热板的优化设计 被引量:4
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作者 官修龙 刘丽 +1 位作者 何越 王连元 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第9期17-19,23,共4页
利用金属铂良好的热敏、热阻特性,以及Si O2良好的绝热、绝缘性能,设计了以铂为加热电极、以Si O2为绝缘材料的新型共平面微结构气体传感器。为了使该传感器获得高且均匀的温度分布,利用有限元软件ANSYS对该传感器的电极和基底进行仿真... 利用金属铂良好的热敏、热阻特性,以及Si O2良好的绝热、绝缘性能,设计了以铂为加热电极、以Si O2为绝缘材料的新型共平面微结构气体传感器。为了使该传感器获得高且均匀的温度分布,利用有限元软件ANSYS对该传感器的电极和基底进行仿真分析,并进一步优化该传感器的基底以及电极参数。仿真结果表明:传感器基底形状设计为方形结构,基底的前Si O2层、中间Si层、后Si O2层的厚度依次为1、199、100μm,且加热电极的宽度及间距均为20μm、信号电极宽度为40μm时,传感器上获得了最佳的温度分布,此时的磁场分布也较好,有利于传感器整体性能的提高。 展开更多
关键词 气体传感器 ANSYS 加热器 温度分布
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微热板气体传感器低功耗工作模式研究 被引量:6
13
作者 朱思鹏 余隽 +2 位作者 李中洲 吴昊 唐祯安 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第9期53-55,共3页
微热板气体传感器大多采用金属氧化物半导体气敏材料,通常需要工作在200~500℃的温度下才能获得良好的气敏特性。采用传统的直流电压加热模式时需要消耗数十毫瓦的功耗用于维持工作温度。必须进一步减小气体传感器的功耗,才能使之适用... 微热板气体传感器大多采用金属氧化物半导体气敏材料,通常需要工作在200~500℃的温度下才能获得良好的气敏特性。采用传统的直流电压加热模式时需要消耗数十毫瓦的功耗用于维持工作温度。必须进一步减小气体传感器的功耗,才能使之适用于微型无线传感网等对功耗要求苛刻的应用领域。研究了脉冲电压加热工作模式下微热板气体传感器对(20~100)×10^(-6)乙醇的气敏响应,优化了加热脉冲周期和占空比。实验证明:将微热板功耗降低1个数量级仍能获得良好的气体检测性能。 展开更多
关键词 热板气体传感器 型无线传感网 脉冲电压 低功耗
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面向微热板气体传感器的控温采集无线节点设计 被引量:1
14
作者 梁家铭 余隽 +4 位作者 吴佳蕊 程春雨 吴昊 周君伟 唐祯安 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第12期44-48,共5页
微热板近年来被广泛应用到气体传感器领域。为了提高微热板式气体传感器工作的稳定性,文中设计了一种可控温WIFI采集传感器节点。它以CC3200为WIFI节点核心,结合Dut13微热板驱动芯片以及高速ADC和DAC模块实现对微热板气体传感器的无线... 微热板近年来被广泛应用到气体传感器领域。为了提高微热板式气体传感器工作的稳定性,文中设计了一种可控温WIFI采集传感器节点。它以CC3200为WIFI节点核心,结合Dut13微热板驱动芯片以及高速ADC和DAC模块实现对微热板气体传感器的无线控温和气敏信号采集。实验结果表明,在环境温度10~45℃范围内,微热板目标温度350℃以内,该节点的控温精度优于±4℃,节点平均总功耗小于350 m W。 展开更多
关键词 热板式气体传感器 温度控制 无线传感器节点 CC3200
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用于微热板气体传感器的EHD打印有限元仿真
15
作者 邹文静 姚冠宇 +2 位作者 朱慧超 余隽 黄正兴 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第10期6-10,共5页
为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真... 为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真结果表明:随着针头与衬底之间距离减小,锥射流形成时间单调减小;针头内径和接触角的增大都会使锥射流直径增大。根据仿真结果优化EHD打印参数,在微热板上打印花状气敏材料,不但保留了材料的微观纳米结构,而且形成了较为均匀的薄膜。 展开更多
关键词 电流体动力学打印 有限元仿真 热板气体传感器 气敏材料 薄膜
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微传感器表面温度非接触测试及In2O3微传感器气敏特性的研究 被引量:3
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作者 马晓康 丛慧 +5 位作者 穆仁 范会涛 杨卉 祈明锋 张小水 张彤 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1668-1671,共4页
基于"相同温度下同一物体所产生的辐射功率相同"这一原理,搭建了一套非接触式微小芯片表面工作温度的测试平台。利用该平台对汉威电子出品的一种平面陶瓷基微气体传感器衬底的表面工作温度进行了测试,明确了其表面温度与加热... 基于"相同温度下同一物体所产生的辐射功率相同"这一原理,搭建了一套非接触式微小芯片表面工作温度的测试平台。利用该平台对汉威电子出品的一种平面陶瓷基微气体传感器衬底的表面工作温度进行了测试,明确了其表面温度与加热电流之间的关系及芯片表面工作温度分布图。在此基础上,确定了In2O3纳米纤维的最佳工作温度,研究了最佳工作温度下In2O3纳米纤维酒精传感器的气敏特性,验证了测温方法的有效性。该方法可进一步推广应用到其他微结构或者MEMS器件的表面温度的测量。 展开更多
关键词 气体传感器 非接触测温 热辐射 温度分布 三氧化二铟
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随机共振信噪比谱分析方法及其初步应用研究 被引量:14
17
作者 惠国华 陈裕泉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1134-1136,共3页
随机共振是非线性动力学领域中的一种以噪声诱发使输出信号产生节律性并增强输出信噪比的一种新型理论。随机共振技术以随机共振理论研究为基础,面向工程应用的一种新技术和方法。提出了一种基于双稳态随机共振信噪比谱分析方法,与传统... 随机共振是非线性动力学领域中的一种以噪声诱发使输出信号产生节律性并增强输出信噪比的一种新型理论。随机共振技术以随机共振理论研究为基础,面向工程应用的一种新技术和方法。提出了一种基于双稳态随机共振信噪比谱分析方法,与传统二维信噪比曲线分析方法相比,信噪比谱分析方法可直观的以谱峰(或谷)的宽度标定被测物质特征信息。以电离型微纳气敏传感器结合该方法实验检测六氟化硫气体,结果表明随机共振谱分析方法较二维信噪比曲线分析方法更全面的反映检测信息,有望实际工程应用。 展开更多
关键词 非线性动力学 随机共振 噪声 信噪比谱 气体传感器
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