石英晶振微天平室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)傳感器的研究.pdf

1、石英晶振微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)氣體傳感器,是以石英晶體表面敏感薄膜為敏感元件,以AT切型石英晶體為換能元件,利用石英晶體的質(zhì)量一頻率變化關(guān)系,將待測(cè)氣體的濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出,從而實(shí)現(xiàn)氣體濃度的檢測(cè).本文以研制室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)微傳感器為目的,對(duì)石英晶振微天平氣體傳感器及其應(yīng)用進(jìn)行了深入研究,取得了以下成果:建立了陣列式QCM氣體傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定系統(tǒng),研制了便攜式QCM傳感器頻率檢測(cè)儀

2、;通過實(shí)踐確定了QCM傳感器的制作工藝過程,制作了一批QCM濕度傳感器,在QCM甲醛氣體傳感器及其受濕度等干擾氣體的影響方面做了大量研究;建立了QCM傳感器信號(hào)無線采集系統(tǒng).QCM氣體傳感器信號(hào)的檢測(cè)主要集中在微小相對(duì)頻率變化量的檢測(cè)上,本文根據(jù)QCM傳感器的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了合理的起振、整形、差頻處理電路,將QCM傳感器頻率的微小相對(duì)變化量調(diào)理為頻率隨待測(cè)氣體濃度變化的方波信號(hào),用兩種方法實(shí)現(xiàn)了傳感器信號(hào)的準(zhǔn)確檢測(cè).方法一把差頻處理后的傳感

3、器信號(hào),通過LM331精密頻壓轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換為可供A/D采集卡采集的電壓信號(hào),結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有的動(dòng)態(tài)配氣系統(tǒng),建立了陣列式QCM傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定系統(tǒng).方法二把差頻處理后的傳感器信號(hào),送給單片機(jī)處理,研制了便攜式QCM傳感器頻率檢測(cè)儀,實(shí)現(xiàn)了傳感器信號(hào)的采集、存儲(chǔ)、液晶顯示以及和計(jì)算機(jī)的串行通信.根據(jù)上述兩種頻率測(cè)量方法,研究了QCM氣體傳感器的制作工藝工程,試驗(yàn)了高分子薄膜、Pt濺射薄膜、炭納米管薄膜等薄膜材料,研制了QCM濕度、乙醇、丙酮?dú)?/p>