基于红外热效应的电容式气体传感器研究.pdf

《基于红外热效应的电容式气体传感器研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年第3O卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)31基于红外热效应的电容式气体传感器研究张正勇，杨地委，(1．中国科学院合肥物质科学研究院合肥智能机械研究所，安徽合肥230031；2．中国科学技术大学信息科学技术学院自动化系，安徽合肥230027；3．安徽省仿生感知与先进机器人技术重点实验室，安徽合肥230031；4．传感技术联合国家重点实验室，安徽合肥230031)摘要：提出了一种利用气体吸收红外并产生热效应现象检测气体的方法，设计并制造了一种红外电容式气体传感器。该气体传感器采用在密封气

2、室中密封纯净的被测气体，利用被测气体吸收红外的热效应并由此产生压力变化，该压力变化转换为弹性应变膜的应变致使平板电容器的电容变化，由于环境中被测气体与密封气室中被测气体对红外的差分吸收，使得电容的变化量与环境中被测气体的体积分数相关。对甲烷气体的实验结果表明：其检测下限为100×10一，分辨率为50×10一。关键词：气体传感器；红外热效应；电容；红外差分吸收中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)04-0031--03S~tudayOI“-capoacitivegassens0rbased0nilnftraredt—hq

3、ewmal1et～lectZHANGZheng—yong．YANGDi．wei(1．InstituteofIntelligentMachines，HefeiInstituteofPhysicalScience，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China；2．DepartmentofAutomation，SchoolofInformationScienceandTechnology，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230027，China；3．KeyLabor

4、atoryofBiomimeticSensingandAdvancedRobotTechnology，Hefei230031，China；4．UnitedNationalKeyLaboratoryofTransducerTechnology，Hefei230031，China)Abstract：Awayofgasdetectiononthebasisofgasinfraredabsorptionwhichproducesthermaleffectsispresented．Akindofinfraredcapacitivegassensorshavebeen

5、designedandmanufactured．Thegassensorsealspuretestgasinsealedchamber．Puretestgasabsorbsinfrareproducingthermaleffectswhichleadstopressurechange．Thispressurechangetransformintoelasticfilmstrainresultingincapacitancevariation．Asaresultofdifferenceabsorptionofinfraredbetweensealspuret

6、estgasinsealedchamberandmixedtestgasinenvironment，thecapacitancevariationexpresstestgasconcentrationchangeinenvironment．Theexperimentalresultshowthatmethanedetecti0n10werlimitis100×10一whileitsI_es01utioncanreach50x10一．Keywords：gassensors；infraredthermaleffect；capacitance；differenc

7、eabsorptionofinfrared0引言变化，使得真空隧道电流发生变化，通过真空隧道电流的变许多气体都有较强且各自独特的红外吸收特性，通过化判断被测气体的体积分数。日本Osaka大学的Yamashi检测通过被测气体前后的红外光强度变化可以测定气体的taK研制了基于Golay气室硅隔离的微型红外传感器J，体积分数，利用不同波长的红外光可以检测或分辨不同种它基于Golay气室内气体红外吸收后体积膨胀，使得隔离类的气体，传统的红外气体传感器通常以光电转换器件检膜的电容发生变化的原理。瑞士的WillingB等人研制了测通过被测气体前后的红外光强度变化。由于

8、传感器基于热释电的MEMS红外气体探测器阵列，测量了CO和结构尺寸