基于ZnO传感器的高流速气体压力测试.pdf

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1、第25卷第9期传感技术学报V01．25NO．92012年9月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSep．2012SensingGasPressureBasedonZnOSensorunderHighFlowRateZENGChuiyi，ZHANGYuan，XUJiaqiang，CHENXuedong(1．ShanghaiUniversity，Shanghai200444，China；2．StateKey"LaboratoryofDigitalManufacturingEqu

2、ipmentandTechnology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：AnewmeasuremethodbasedonZnOsensorswasbroughtforwardanddevisedtodetectandmeasurethegaspressuredistributionformechanicalsystemgasbearingfilmpressure．ZnOnanopowderwasprepa

3、redbychemi—calprecipitationmethod，andcharacterizedbyXRDandSEM．High—pressuregaswasdetectedsuccessfullyandthepressure-outputvoltagecurvewasdrawaccordingtotheoxygenchemisorption，piezoelectriceffectandheatconduc—tionmechanism．Anewmethodwasdrawformeasuringthega

4、swithhighpressureandflowrate．Keywords：sensors；gaspressuretest；Zincoxide；nanomaterialsEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．09．004基于ZnO传感器的高流速气体压力测试冰曾垂义。，张源，徐甲强，陈学东(1．上海大学理学院化学系，上海200444；2．华中科技大学数字制造与装备技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：针对机械系统中气体轴承问气膜压力的分布检测，提出并研发

5、了一种基于ZnO传感器的检测方法。ZnO纳米颗粒敏感材料采用化学沉淀法制备；用x射线衍射和扫描电镜对其进行了表征。利用ZnO传感器的响应电压与动态气体压力的关系，成功测试高压动态气体的压力。分析了氧气吸附、压电效应和热传导对响应电压的影响，拟合出对应的气体压力一响应电压关系曲线，本研究为高流速气体压力的测试提供了一种新途径。关键词：传感器；气压测试；氧化锌；纳米颗粒中图分类号：TH138．5；TP212；TH823文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)09—1194—05随着科学技术的发展，

6、对气体压力准确的实时监需要适时测量动态、高流速气体的压力的要求与传测已经成为当前工业、民用等领域急需解决的问题。统静态压力测试的要求有很大不同。尽管目前在高压力传感器是传感器系统中应用最为广泛的一类传感压气体压力测试方面有着一定的研究，但是均明显器，在航天、航空、国防科研、能源、交通、冶金化工、环保存在可操作性低等缺点，如WonSong等利用多壁和材料等诸多领域的精密测量、自动控制中起着举足碳纳米管来测量动态、高流速气体压力的方法则存轻重的作用。随着其应用领域的不断拓展，对传感器在着响应程度不明显、实验操作

7、复杂等缺点。体积、精度、量程和抗干扰能力也提出了更高要求⋯。ZnO传感器由于其优异的敏感性能，已被压力分布检测在汽车机械、国防、化工等领域起广泛地应用在气体成分检测中l14]。但是对其在动着重要作用，为了能够准确测量啮合面问的压力分态、高压气体检测方面的研究鲜有报道，Changl1等布，人们研制了电容式、压电式、压阻式、应变式、压人制作出了一种可用于测量气体压力且能在高温下力光电转换式、光纤维式等阵列式压力传感器2J。工作的ZnO压力传感器，但是其实验的压力范围为例如，Mo~et等研究了基于压电双晶片微悬0

8、．03MPa～0．10MPa，使用仍受到一定限制。臂梁的宽量程压力传感器以用于测量静态情况下压在机械加工操作过程中，华中科技大学陈学东课力范围在1bar～8bar的气体压力；周高峰等用题组首次发现：气浮轴承问的气膜压力对材料的加工新型非硅薄膜网格压力传感器测量偏瘫病患者身体精度具有重要的影响，适时地检测气浮轴承气膜面的接触面间的压力分布；但是这些方法只能测出静态气体压力，对生产加工有着重要的指导作用。为了或同体间