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题名基于微纳电离式传感器的低浓度甲烷阈值气敏机理研究
被引量：3
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作者
刘昌祎
张晶园
黄向东
张妮
李菁波
刘杰
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机构
西安科技大学电气与控制工程学院
西安科技大学机械工程博士后流动站
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出处
《工矿自动化》
北大核心
2021年第3期34-40,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(51777167,51604217,11974275)
中国博士后科学基金项目(2018M643811XB)
陕西省教育厅自然科学基金项目(19JK0529)。
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文摘
在CH_( 4)浓度较低时,目前煤矿井下CH_( 4)的检测方法存在灵敏度较低、反应较慢等问题。现有微纳电离式气体传感器研究主要针对高浓度气体的检测,且使用的仿真模型为一维简化放电模型,忽略了N_( 2)、CH_( 4)分子与电离产生离子的横向漂移与扩散,对低浓度CH_( 4)气体的准确检测还有待进一步验证。针对上述问题,在现有研究的基础上考虑了离子的横向漂移与扩散,并加入了等离子体模块,采用流体-化学动力学混合方法建立了常温常压下CH_( 4)-N_( 2)混合气体在微纳场域下的二维放电模型,分析了在常温常压下CH_( 4)-N_( 2)混合气体的安全放电电压、气敏性以及放电电流密度与CH_( 4)浓度之间的变化关系。分析结果表明:电离式传感器的安全放电电压为200 V,且信噪比较高;在CH_( 4)-N_( 2)混合气体中,CH_( 4)对N_( 2)的电离过程起抑制作用;电离式传感器的输出电流密度随CH_( 4)体积分数的增加(0.25%~1.5%)而线性递减,体现了电离式传感器对低浓度杂质气体的敏感特性,利用CH_( 4)浓度与电流密度之间单调递减的线性关系,可以实现对低浓度CH_( 4)的检测。
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关键词
煤矿瓦斯浓度检测
电离式气体传感器
低浓度CH_(4)
CH_(4)-N_(2)混合气体
敏感特性
报警阈值
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Keywords
coal mine gas concentration detection
ionization gas sensor
low concentration CH_(4)
CH_(4)-N_(2)mixed gas
sensitive characteristics
alarm threshold
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分类号
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
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