Si基微结构CO气体传感器微系统的设计

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chengjun_80
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近年来,矿山、煤炭等企业煤气泄漏、爆炸事故时有发生,造成了大量的人员伤亡,同时给安全生产带来了极大的事故隐患。因此研究出一种可以实时、准确的检测易燃、易爆、有毒有害气体的装置,是矿山、煤矿等企业能够安全生产的前提,也是科研人员一直重点研究的课题。气体传感器是气体检测系统中的核心部分,决定了检测系统性能的优劣。CO是一种有毒气体,是煤井重点检测的气体之一。本文以CO气体为检测对象,设计了一种基于硅基片的微结构气体传感器微系统。设计的研究工作主要有以下几个方面:1.设计了一种具有温度补偿功能的Si基微结构CO气体传感器,利用有限元分析软件ANSYS对传感器的结构进行热分析从而优化了传感器结构,并对传感器工作状态下的热应力进行了仿真和理论分析,验证了其工艺的可行性。2.详细介绍了微结构CO气体传感器的制备工艺。通过光刻剥离工艺完成了传感器微电极的制备;通过水热合成法合成了气敏材料纳米氧化锌。并完成了激光切割、敏感材料涂敷、烧结、焊接引线封装等工作,完成传感器成品的制备。3.针对微结构气体传感器,设计了相关的加热电路,信号调理电路及程控温度电路,为传感器的后续检测提供了基础。4.对微结构气体传感器的性能进行了测试,包括温度性能测试、气体浓度性能测试和灵敏度性能测试等,并分析了测试结果。该传感器尺寸小、功耗低、温度分布均匀,可测试浓度范围为0-1000ppm的CO气体。但分辨率及一致性等还需进一步考核,并进行工艺改进。
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