基于微热板的气敏元件制备及其检测系统设计

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1、专业学位硕士学位论文基于微热板的气敏元件制备及其检测系统设计FabricationofGasSensorBasedonMicro—hotplateandItsDetectionSystem学31109005完成日期：2013．05．23大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明．o所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过

2、的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王徵热拯鲍氢敛元往剑釜区甚捡测丕统遮!土作者签名：荤壁坠日期：趔刍年—鱼月jL日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要随着人类社会的发展，科技在进步的同时也带来了严重的环境问题。空气中的各种有毒有害、易燃易爆气体，对人类的生命财产安全构成严重的威胁。虽然人们早己开发出基于质谱和能谱的检测仪器，但这些仪器体积庞大价格昂贵，不利于普及推广使用。微热板式气体传感器具有尺寸小、功耗低、易于集成等优点，已成为气体检

3、测分析的研究热点。本文开展微热板式气体传感器的制备及其检测系统设计，以便研制体积小、成本低、易于携带的气体分析检测仪。论文在对微热板的结构及其加热特性进行分析测试的基础上，利用电喷针液滴引导定位涂敷法，在1001am×1001J,m的微区域内制备出气敏元件，通过改变Sn02传感器的制备工艺、器件工作条件及对材料的掺杂，分析了气敏元件对乙醇气体的响应特性，并给出其相关的理论分析。依据微热板式气体传感器的特性参数，设计出阵列式传感器检测系统。该系统通过采集每个气体传感器的电压信号，得到气敏元件阻值在被测气体中的变化，进而得到气体传感器的灵敏度等

4、相关参数。硬件电路设计选用集A／D转换与控制于一体的MSP430F149单片机，将采集到的模拟信号转换为数字信号，经过单片机处理后发送至串口，利用串口通信把电压变化曲线显示在PC机界面上，实现了下位机与上位机间的数据通信。软件设计中的主程序只对各功能函数进行调用，各功能函数具有通用性且便于移植。分析测试结果表明，本文采用的液滴引导定位气敏材料涂敷法，较好地解决了微区域内的材料涂敷问题，气敏材料与微热板问的附着较牢固；通过改进制备工艺及掺入不同杂质，提高了气体传感器的灵敏度。关键词：微热板；液滴引导定位涂覆；气体传感器；MSP430单片机基于

5、微热板的气敏元件制备及其检测系统设计大连理工大学专业学位硕士学位论文DesignofGasSensorBasedonTheMicro—hotplateandItsDetectionSystemAbstractWiththedevelopmentofhumansociety，moreandmoreattentionhasbeenpaidtoenvironmentalissues．Thevarietyoftoxicandhazardous，flammableandexplosivegasesintheairposeaseriousthreatt

6、ohumanlifeandpropertysafety．Althoughwehavedevelopedthetestingequipment，basedonmassspectrometryandspectroscopy，theinstrumentisbulkyandexpensive，whichisnotconducivetopopularization．TheMicro—hotplategassensorswiththeadvantagesofsmallsize，lowpowerconsumptionandeasyintegration，

7、havebecomethehotspotsofgasdetection．Inthispaperthedesignofgassensorbasedonthemicro—hotplateanditsdetectionsystemwerecarriedouttodevelopsmallsize，lowcost，easytocarrygasanalysisdetector。Basedontheanalysisofthemicro-hotplatestructureanditsheatingcharacteristic，thegassensorswa

8、spreparedbypositioningcoatingbydropletguideon100p．m×lOOpmmicroarea．Thearraytypeofdynamicd