SnO-,2-甲醛氣體傳感器性能改善.pdf

1、隨著科技的進步及社會的發(fā)展，人們越來越關(guān)注室內(nèi)空氣污染對健康的影響情況，尤其是甲醛等VOC氣體對健康帶來的危害已經(jīng)引起廣泛的重視。對甲醛、甲苯等有毒有害氣體的低濃度檢測也成為當(dāng)今科學(xué)界的重要課題之一。本論文介紹了一種以SnO2為基材的旁熱式甲醛氣敏傳感器，并嘗試改善元件的靈敏度和選擇性。 介紹摻雜不同金屬氧化物和未摻雜的SnO2氣敏傳感器的制作過程，并對其基本的氣敏特性進行了測試和比較。未摻雜SnO2氣敏元件對甲醛的靈敏度在加熱

2、電壓為4V時達到極大值，而摻雜后的元件在加熱電壓為3.5V時對甲醛的靈敏度達到最佳。摻雜后的氣敏元件對甲醛氣體的靈敏度有了較大提高，根據(jù)測試曲線排列出不同摻雜元素對SnO2氣敏元件靈敏度影響的高低順序為：Pd＞Zr＞Ti＞Sb＞Cu＞Ag＞Mn，而摻雜有Pd和Zr的SnO2元件對50 ppm甲醛的靈敏度大于50，效果較為理想。 目前摻雜的幾種金屬都無法提高元件的選擇性，因此采用改進型B-P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來改善氣敏元件的選擇性。改

3、進后的B-P網(wǎng)絡(luò)為3層網(wǎng)絡(luò)，輸入層6個結(jié)點，隱形層8個結(jié)點，輸出層2個結(jié)點，并且可以在線調(diào)整學(xué)習(xí)速率η。輸入層為6個不同氣敏元件組成的傳感器陣列，對多種濃度的甲醛和乙醇混合氣體進行初步響應(yīng)，得到近千組數(shù)據(jù)。B-P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用前面得到的數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)，直至網(wǎng)絡(luò)的樣本輸出誤差小于期望值。此時網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)上便儲存了由這些傳感器的響應(yīng)信號重建混合氣體濃度的推理信息。使用訓(xùn)練過的B-P網(wǎng)絡(luò)對一些保留樣本進行預(yù)測。網(wǎng)絡(luò)對混合氣體中濃度為50 ppm，1

4、00 ppm，200 ppm的甲醛進行預(yù)測，輸出分別為56.7 ppm，111.6 ppm，214.2 ppm，誤差分別為13.4﹪，11.6﹪和7.1﹪。結(jié)果表明，使用這種方法可以成功地用現(xiàn)有選擇性較差的SnO2旁熱式甲醛氣敏元件，探測出甲醛乙醇混合氣體中的甲醛。 采用簡單的IC模塊，如51單片機、ADC0809等實現(xiàn)了基于甲醛氣敏傳感器電壓輸出信號的無線傳輸電路，具有是結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、操作簡單等優(yōu)點。而自行編寫的基于VB語