發(fā)布時間：2021-01-17 05:12

　　甲烷傳感器作為礦山物聯(lián)網(wǎng)一種重要的“感覺器官”,是煤礦生產(chǎn)的安全保障。隨著MEMS技術的高速發(fā)展,出現(xiàn)了微型甲烷傳感元件。MEMS甲烷傳感器具有體積小、功耗低、靈敏度高、易于批量生產(chǎn)、易于集成化等優(yōu)點,可以很好的滿足新時代物聯(lián)網(wǎng)對甲烷傳感器的需求。準確表征MEMS甲烷傳感器的電流-電壓和功耗特性、響應時間等特性,明確傳感器各項參數(shù),是展現(xiàn)MEMS甲烷傳感器的性能、發(fā)揮其優(yōu)點的前提和基礎。傳統(tǒng)的MEMS甲烷傳感器特性表征主要是通過數(shù)字源表、示波器等儀器進行測量與數(shù)據(jù)分析,此類方法具有價格昂貴、不便于攜帶、使用復雜等缺點。為此,提出了便于現(xiàn)場使用的MEMS甲烷傳感器特性表征系統(tǒng)的設計研究,主要研究工作如下:首先,MEMS甲烷傳感器特性表征系統(tǒng)的硬件電路設計。根據(jù)MEMS甲烷傳感器的特性表征需求,以STM32單片機為控制核心,設計傳感器驅(qū)動電路、A/D數(shù)據(jù)采集電路、時鐘模塊電路、存儲模塊電路以及電源管理電路等外圍電路,并完成PCB制板。系統(tǒng)能夠為MEMS甲烷傳感器提供恒定電流和不同步長、時間的階梯電流等多種電流激勵以及采集該電流激勵下傳感器的響應電壓值。其次,硬件系統(tǒng)功能的實現(xiàn),數(shù)據(jù)異常檢測... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

016-2021年全球MEMS市場規(guī)模及預測

工程碩士專業(yè)學位論文4圖1-22016-2021年中國MEMS市場規(guī)模及預測Figure1-22016-2021ChinaMEMSMarketScaleandForecast進入21世紀以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展，對價格低廉、性能優(yōu)良的傳感器的需求大大增加，MEMS傳感器的特點完美契合了社會的需求，其廣泛應用與實際效益將會不斷凸顯出來。但是我國MEMS技術的研究還有很長的路要走，主要問題體現(xiàn)在復雜環(huán)境下的靈敏度與可靠性方面，有待進一步提高和完善。1.2.2瓦斯氣體傳感器檢測原理及研究現(xiàn)狀氣體傳感器的種類繁多，運用也非常廣泛，根據(jù)工作原理分類，目前國內(nèi)外主要用于甲烷氣體檢測的傳感器有：載體催化燃燒型瓦斯氣體傳感器、氧化物半導體型瓦斯氣體傳感器、紅外吸收型瓦斯氣體傳感器、熱導型瓦斯氣體傳感器。(1)載體催化燃燒型瓦斯傳感器載體催化燃燒型瓦斯傳感器是由催化燃燒元件(俗稱黑元件，又稱pellistor[34])和補償元件(俗稱白元件)構成，如圖1-3所示。黑元件是由高性能螺旋狀的鉑金絲和附著在多孔氧化鋁載體上的貴金屬催化劑組成。而補償元件與催化燃燒元件的區(qū)別在于不添加貴金屬催化劑，兩者物理結構相同從而保證了相同環(huán)境下輸出特性相同。一對黑白元件封裝在防爆隔離罩中。圖1-3MCJ4/2.8型瓦斯傳感器Figure1-3MCJ4/2.8methanegassensor催化燃燒型瓦斯傳感器目前還是延用上世紀五十年代英國的載體催化法的

工程碩士專業(yè)學位論文4圖1-22016-2021年中國MEMS市場規(guī)模及預測Figure1-22016-2021ChinaMEMSMarketScaleandForecast進入21世紀以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展，對價格低廉、性能優(yōu)良的傳感器的需求大大增加，MEMS傳感器的特點完美契合了社會的需求，其廣泛應用與實際效益將會不斷凸顯出來。但是我國MEMS技術的研究還有很長的路要走，主要問題體現(xiàn)在復雜環(huán)境下的靈敏度與可靠性方面，有待進一步提高和完善。1.2.2瓦斯氣體傳感器檢測原理及研究現(xiàn)狀氣體傳感器的種類繁多，運用也非常廣泛，根據(jù)工作原理分類，目前國內(nèi)外主要用于甲烷氣體檢測的傳感器有：載體催化燃燒型瓦斯氣體傳感器、氧化物半導體型瓦斯氣體傳感器、紅外吸收型瓦斯氣體傳感器、熱導型瓦斯氣體傳感器。(1)載體催化燃燒型瓦斯傳感器載體催化燃燒型瓦斯傳感器是由催化燃燒元件(俗稱黑元件，又稱pellistor[34])和補償元件(俗稱白元件)構成，如圖1-3所示。黑元件是由高性能螺旋狀的鉑金絲和附著在多孔氧化鋁載體上的貴金屬催化劑組成。而補償元件與催化燃燒元件的區(qū)別在于不添加貴金屬催化劑，兩者物理結構相同從而保證了相同環(huán)境下輸出特性相同。一對黑白元件封裝在防爆隔離罩中。圖1-3MCJ4/2.8型瓦斯傳感器Figure1-3MCJ4/2.8methanegassensor催化燃燒型瓦斯傳感器目前還是延用上世紀五十年代英國的載體催化法的


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