石英晶振微天平室內空氣質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,利用石英晶體的質量一頻率變化關系,將待測氣體的濃度信號轉換成頻率信號輸出,從而實現氣體濃度的檢測.本文以研制室內空氣質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,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.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QCM傳感器的特點,設計了合理的起振、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精密頻壓轉換器,轉換為可供A/D采集卡采集的電壓信號,結合實驗室已有的動態(tài)配氣系統,建立了陣列式QCM傳感器動態(tài)標定系統.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