石英晶振微天平室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測傳感器的研究.pdf

1、石英晶振微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)氣體傳感器,是以石英晶體表面敏感薄膜為敏感元件,以AT切型石英晶體為換能元件,利用石英晶體的質(zhì)量一頻率變化關(guān)系,將待測氣體的濃度信號轉(zhuǎn)換成頻率信號輸出,從而實現(xiàn)氣體濃度的檢測.本文以研制室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測微傳感器為目的,對石英晶振微天平氣體傳感器及其應用進行了深入研究,取得了以下成果:建立了陣列式QCM氣體傳感器動態(tài)標定系統(tǒng),研制了便攜式QCM傳感器頻率檢測儀

2、;通過實踐確定了QCM傳感器的制作工藝過程,制作了一批QCM濕度傳感器,在QCM甲醛氣體傳感器及其受濕度等干擾氣體的影響方面做了大量研究;建立了QCM傳感器信號無線采集系統(tǒng).QCM氣體傳感器信號的檢測主要集中在微小相對頻率變化量的檢測上,本文根據(jù)QCM傳感器的特點,設(shè)計了合理的起振、整形、差頻處理電路,將QCM傳感器頻率的微小相對變化量調(diào)理為頻率隨待測氣體濃度變化的方波信號,用兩種方法實現(xiàn)了傳感器信號的準確檢測.方法一把差頻處理后的傳感

3、器信號,通過LM331精密頻壓轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換為可供A/D采集卡采集的電壓信號,結(jié)合實驗室已有的動態(tài)配氣系統(tǒng),建立了陣列式QCM傳感器動態(tài)標定系統(tǒng).方法二把差頻處理后的傳感器信號,送給單片機處理,研制了便攜式QCM傳感器頻率檢測儀,實現(xiàn)了傳感器信號的采集、存儲、液晶顯示以及和計算機的串行通信.根據(jù)上述兩種頻率測量方法,研究了QCM氣體傳感器的制作工藝工程,試驗了高分子薄膜、Pt濺射薄膜、炭納米管薄膜等薄膜材料,研制了QCM濕度、乙醇、丙酮氣