气敏传感器信号采集系统设计开题报告

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1、中北大学信息商务学院毕业设计开题报告学生姓名：何强学号12050542X12系别：自动控制系专业：自动化设计题目：气敏传感器信号采集系统设计指导教师:岳凤英2016年3月30日毕业设计开题报告1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、课题背景随着工业化的发展，我们的生活及环境的污染迅速增加，环境中存在着各种有毒有害、易燃易爆气体，从家用液化石油气、城市煤气以及天然气到工业生产过程中产生的废气、交通工具中排放的各种气体都在不断地污染环境，影响我们的生存。此外，我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。这些

2、气体在带给人们能源、生产生活提供方便的同时，它们本身是有毒、易燃的化学物品，给燃气燃具用户深深埋下了火灾、中毒、爆炸的隐患[1]。一方面人类对各种有毒有害气体的承受能力是有限的，另一方面易燃易爆气体超过一定浓度，就可能引起火灾或爆炸，造成人身伤亡和财产损失。但是人的感官缺乏对各种有害气体的感知，特别是对有害气体浓度定量的判断能力，因而研制能够感知并判别气体的种类和测量气体浓度的仪器系统就变得尤为必要[2]。传统的分析气体组分和浓度的方法是以色谱法为代表的各种化学计量方法，尽管其测量精度很高，但操作手续繁杂，实验周期长，无法对有毒、有害气体进行实时、连续、瞬时检测，而气体传感器则

3、满足这种要求，并且在人们日常生活中对减少气体爆炸、火灾等事故已经发挥着越来越大的作用[3]。再者，计算机的普及和信息技术的迅猛发展，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，其设计出的产品体积小、成本低、运用灵活、易于产品化、抗干扰能力强、适应范围广，在各种恶劣的环境下都能可靠工作[4]。基于此，本设计拟设计一种便携式的气敏传感器的信号采集系统，用于监测空气中天燃气气体的浓度，并且能将气体的浓度显示在液晶上，当空气中的可燃气体的浓度达到一定的警界值时，发出报警信号，从而能够保障人们自身和生产与生活的安全[5]。二、国内外研究现状从技术发

4、展的角度看，根据使用传感器原理的不同，常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域，新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。未来一段时间，使用半导体和催化原理的气体检测仪器仪表依靠着价格优势仍会占据部分低端市场[6]。目前国内用于燃气浓度监测的也主要是这两种气体传感器。随着现代科技的迅猛发展，LSI（超大规模集成电路）技术也在不断提高，为单片微型机的进步提供了有力的技术支持。目前的单片微型机早已从最初的四位、八位字长，发展到十六位、三十二位字长。技术的发展，集成度的提高，使得单片微型机在社会主义现代化建设的各个领域发挥着越来越大、越来越多的作用[7]。现在的社会是数字

5、化的社会，是信息的时代。许多的模拟技术都被数字技术所取代，这意味着智能化的各种设备及产品会越来越多的呈现在我们的眼前。在我国当前，智能化的仪器仪表是单片微型机应用最多，最为活跃的领域。而且随着现代电子工业的发展，电阻型气敏传感器的工作稳定性也相对提高，成本也在不断的下降。气敏传感器又称“气体传感器”，是指利用各种化学、物理效应将气体成分、浓度按一定规律转换成电信号的输出传感件器件，是化学传感器中最活跃的一种[8]。早在20世纪30年代人们就已发现金属氧化物具有气敏效应，而半导体气敏元件则是在60年代初期研制成功的，最先研制的ZnO薄膜元件，它是利用ZnO薄膜电阻接触的可燃性气体

6、气浓度增加而下降，实现对可燃性气体检测。继而又发现在SnO中添加Pt或Pd等贵重金属做增感剂能提高其灵敏度[9]。日本气体传感器经过20多年的发展，其制造技术与产品水平已提高到相当水准，由日本费加罗技术研究公司规模生产的SnO2系列气敏传感器达21种规格，广泛用于11种气体的测量。在美国，气敏传感器主要用于汽车发动机空/燃比控制和家用警报[10]。英国电器气阀门公司生产的催化燃烧型气敏传感敏，德国DracgerwerkAG生产的医用薄膜型气敏传感器，瑞士Cerbertlsl.limited生产的火灾报警用气敏传感器等，都是世人所熟悉的[11]。20世纪70年代中期我国开始研制金

7、属氧化物半导体气敏传感器和钯栅MOS场效应氢敏晶体管，并开始在家用燃气报警器和电力工业变压器油变质监测上用[12]。近应年来我国的气敏传感器技术飞速发展,全国有30多所高等院校和研究所研究开发各种类型的气敏传感器，在工艺方面引入表面掺杂、表面覆膜面以及制作表面催化反应层和修隔离层等工艺；另外新研究的AL2O3气敏料材、石英晶体和有机半导体也开始用于气敏材料[13]。但与国外发达家国相比还有较大差距，主要体现在产品生产技术和产业化等方面.三、研究意义随着人类探知邻域和空间的拓展，人们需要获得的