48th国际研讨会

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1、薄膜气体传感器的建模与仿真雷纳德Galić案，伊戈尔武约维奇，伊维察Kuzmanicspit大学，海事学院zrinsko-frankopanska38，21000Split，克罗地亚电子邮件:ivujovicwpfst.Hr摘要-气体传感器用于火灾报警、检测气体景空间,即在交通运输的敏感的材料。因此海洋和海军应用非常重要。一种薄膜模型聚合物气体传感器进行了阐述。有两种类型的气体传器的模型:交流电直流电。MatLab程序包已经被使用了气体传感器的仿真。仿真结果比起公布的实验数据。仿真结果令人满意，接近实验研究特点

2、气体获得物种。结果表明diJferent物种如何确定利用气体介质高分子薄膜性能。这是有可能的,因为每一个气体种类有不同的共振频率。不同的共振频率会导致模型参数的变化。关键词:薄膜技术、气体传感器、交流模式,聚吡咯1.引言聚吡咯（PPY）属于稳定组导电聚合物。基于聚吡咯层的传感器很多同事探讨。斯旺，Glidle和Gadegaard[1]测量电阻变化聚吡咯高分子聚合物时直流水，甲醇，氯仿等。同样地,林,黄禹锡和李[2]被检验直接电流的电阻层受到PPY以不同浓度氮和氨。DC-based是传感器网络得到广泛的应用以聚合

3、物电导率的不同。网络反应模式已经被使用了气体识别DC-based传感器。Amrani和佩恩正在研究替代基于高频率的气体传感器技术交流测量。测量的特点在不同频率的电反应，使用oneelement传感器，产生不同的模式受到不同的气体。获得的信息高频率交流电的测量结果是相似的DC传感器网络获得的信息。在以直流为基础的传感器中网络响应已被用于气体识别。交流响应分析比直流传导测量复杂得多。这一事实造成介电常数和传导频率范围的变化。同样，一些传感器的物理特性，如共振频率，是可以改变的，因为传感器层气体的吸收和释放。有越来越

4、多的兴趣关注关于聚合物薄膜传感器对不同气体种类反应的响应的基本认识。Gardner、Bartlett和Pratt[3]提出了一个直流聚合物的传感器吸收/解吸模型,由一层很薄的均匀聚合物薄膜沉积于一对有限的共面电极的绝缘衬底上。假设气体扩散成片，同时吸附在网状随机分布在整个薄膜上。从扩散和吸附方程的角度,提出了几个基本无量纲参数,传感器的基本化学性质和物理性质[4]。阻抗分析技术被许多对调查导电机制内导电聚合物感兴趣的工人使用[3],[4]。工作也已采用高频技术，主要用作进行聚合物微波吸音材料。Albery描述了

5、电荷传输机制归因于导电聚合物电子和离子在聚合物薄膜的运动。其他的研究人员已经对构建输电线路模型感兴趣描述了在导电聚合物内的电荷传输机制。输电线路模型的传输主要用于交流传感器的电路响应。这是因为工作频率是公布的实验数据108[赫兹]和109[赫兹]之间。在这个频率范围内，电信号的波长与传感器的数据相近，但应使用传输线模型，而不是集总电路模型。除了输电线路模型,也有功模型的传感器应用于纸质。阻抗、电阻、电容模拟结果与氧化还原中提到的气体种类[4，5]和测定的[6]实验值相近。2.薄膜气敏传感器的模型2.1化学模型首

6、先，大力发展聚吡咯薄膜传感器模型必须说明气体种类的吸附过程。到导电聚合物气体扩散传感电影和然后由吸附反应反应。吸附反应的基础上Langmuir等温可表示为：（1）A,S和AS是检测到的气体。聚合物薄膜的空闲的部分，以及被占领的传感膜。Kf，Kb，向前和向后吸附动力学。整个过程可用二阶偏微分方程形式表示[7]：其中0N是总的可用吸附在导电聚合物的浓度和D在聚合中扩散的气体种类。气体不能漫过基板。因此，扩散通量等于零（X=0）薄膜/基板的边界[6]：图1.PPY薄膜气体传感器气体分子的吸附可以增加气体传感器的电容，

7、反之亦然。增加电容导致减少阻力电容。电导是电阻的倒数，所以电导增加。2.2交流电模型正弦交流传感器等效交流电路La模型如图。2。采用国内知名电气线路的电气计算法如图：2，气模阻抗可表示为[4]：图2气体传感器模型实部和虚部给出了（5）导致：其中Re代表电极的电阻，Le代表电极电感Cl传感器的电容，Rp是导电聚合物电阻和Z是电路的阻抗。如果虚部（6）等于0（谐振频率条件下），得到的结果是计算频率的表达式：聚合物电容和电阻变化引起频率的变化.如果额外的共面电容以及自感和互感变得显著，模型无法预测正确的结果。这意味着

8、模型电容频率范围是不显著的。究其原因是电磁波准确性的亏损，电磁波波长与传感器尺寸相配合。这导致传输线模型使用的必要性。我们的目标的较量，传感器显示图1组成的平行电极，这是相当于在图电路。2“电流在电极的电流是相等的andopposite在两个电极和电压电极之间存在差异。目前流量是受一个分布式的串联电感代表的磁感应电压的影响通量周围的电极之间的电压;在整个聚合物薄膜和基板的电极行为作为一