γ-Fe_2O_3甲烷气体传感器的优化与应用

【摘要】：本文介绍了基于Y—Fe203金属氧化物半导体材料的甲烷气体传感器的优化思路与实施方案。利用Y—Fe203制备的甲烷气体传感器,具有灵敏度适中,使用寿命长,产品价格低等优点,可以广泛应用于甲烷气体的检测、监控、报警等各个领域,是一种具有良好发展前途的新型气体传感器。 本文在对金属氧化物半导体气敏传感器的工作机理、结构进行探讨的基础上,以旁热式甲烷气体传感器生产工艺和测试设备为依托,开展包括Y—Fe203原料筛选、γ—A1203结构助剂影响、Ia203电子助剂影响、烧结温度影响、老化时间影响等实验研究。经对实验结果进行全面分析后获得的Y—Fe203原料、Y—A1203结构助剂、La203电子助剂、烧结温度、老化时间对甲烷气体传感器气敏特性影响的规律与数据。最终给出了一种Y—Fe203甲烷气体传感器的优化配方和生产工艺,在批量生产条件下基本达到了预定的性能指标。 本文以89C2051单片机和双Y—Fe203气体传感器为核心,设计一种甲烷气体报警器。可实现甲烷气体浓度检测、显示、报警、故障检测等功能,并可启动排风扇和关闭阀门。整体设计具有工作稳定、测量精度高、通用性强、功耗较低等特点,具有较好的应用价值。 【关键词】：Y—Fe203 气敏 甲烷 传感器 单片机 报警器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP212
【目录】：

• 第一章 前言8-13
• 1.1 气体传感器的地位、作用与分类8-10
• 1.1.1 传感器的地位8
• 1.1.2 气体传感器的作用8
• 1.1.3 气体传感器的定义及应满足的基本条件8-9
• 1.1.4 气体传感器的分类9-10
• 1.2 γ—Fe_2O_3 金属氧化物半导体气体传感器10-11
• 1.3 本文的主要内容11-13
• 1.3.1 新型γ-Fe_2O_3 甲烷气体传感器的研制11
• 1.3.2 新型甲烷气体报警器的研制11-13
• 第二章 γ-Fe_2O_3气体传感器概论13-25
• 2.1 金属氧化物半导体气敏传感器的发展13-19
• 2.2 γ-Fe_2O_3 的材料特性19
• 2.3 旁热式甲烷的传感器的生产工艺19-21
• 2.4 旁热式甲烷半导体陶瓷气体传感器结构与测试21-22
• 2.4.1 旁热式γ-Fe_2O_3 半导体陶瓷气体传感器结构21
• 2.4.2 测试装置21-22
• 2.5 甲烷气体传感器的主要特性参数22-25
• 2.5.1 甲烷气体传感器主要特性参数及意义22-24
• 2.5.2 测试条件与选取参数24-25
• 第三章:实用γ一Fe_2O_3甲烷气体传感器的研制25-43
• 3.1 γ—Fe_2O_3 原料的试验与优化25-27
• 3.1.1 试验方案25
• 3.1.2 试验数据25-26
• 3.1.3 实验结果分析26-27
• 3.2 γ-Al_2O_3 结构助剂影响实验与优化27-31
• 3.2.1 实验方案27
• 3.2.2 γ-Al_2O_3 结构助剂影响实验数据27-30
• 3.2.3 γ-Al_2O_3 结构助剂对γ-Fe_2O_3 材料气敏特性的影响分析30-31
• 3.3 La_2O_3 电子助剂影响实验与优化31-34
• 3.3.1 实验方案31-32
• 3.3.2 La_2O_3 电子助剂影响实验数据32-33
• 3.3.3 实试验结果分析33-34
• 3.4 烧结温度影响实验与优化34-36
• 3.4.1 实验方案34-35
• 3.4.2 烧结温度影响实验数据35-36
• 3.4.3 实试验结果分析36
• 3.5 γ-Fe_2O_3 甲烷气体传感器配方与工艺条件的优化试验36-41
• 3.5.1 优化实验一36-38
• 3.5.2 优化实验二38-39
• 3.5.3 优化实验三39-40
• 3.5.4 优化实验四40-41
• 3.6 实用化γ—Fe_2O_3 甲烷气体传感器原料配方及生产工艺41-43
• 3.6.1 实用化γ-Fe_2O_3 甲烷气体传感器原料配方41-42
• 3.6.2 实用化γ-Fe_2O_3 甲烷气体传感器的工艺条件42-43
• 第四章:基于γ-Fe_2O_3甲烷报警器的研制43-55
• 4.1 结构设计与技术指标43-44
• 4.1.1 报警器的结构43
• 4.1.2 报警器的功能43-44
• 4.1.3 气体报警器主要技术指标44
• 4.2 主要电路设计与分析44-53
• 4.2.1 AT89C2051 单片机44-48
• 4.2.2.A /D 转换电路48-49
• 4.2.3 甲烷气体浓度半定量显示电路(8 位光柱)49-53
• 4.3 软件流程图53-54
• 4.4 电路原理图(主要部分)54-55
• 第五章 结束语55-57
• 参考文献57-61
• Abstract61-64
• 致谢64

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