隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展,氣體傳感器被廣泛用于監(jiān)測(cè)各種有毒有害氣體。單個(gè)氣體傳感器往往存在交叉敏感性,因此人們采用多個(gè)傳感器組成陣列,借助模式識(shí)別算法對(duì)單種氣體或復(fù)雜的混合氣體進(jìn)行準(zhǔn)確的定性識(shí)別或定量預(yù)測(cè)。相應(yīng)的檢測(cè)大多需要在室溫下進(jìn)行,而傳統(tǒng)的器件與材料往往需要高溫工作環(huán)境;新興氣敏材料石墨烯具有較大的比表面積和室溫下較高的電子遷移率,有利于氣體分子的吸附并檢測(cè)到室溫下的響應(yīng)。本文以石墨烯與其他氣敏材料復(fù)合,采用氣噴工藝在叉指電極上制備出薄膜氣體傳感器,組成陣列對(duì)混合氣體進(jìn)行識(shí)別和預(yù)測(cè)。主要研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分:1.對(duì)石墨烯氣體傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行建模分析,提出標(biāo)定氣體濃度新方法。采用純還原氧化石墨烯（RGO）以氣噴工藝制備了氣體傳感器,研究RGO敏感膜厚度和還原程度的影響,發(fā)現(xiàn)增加RGO敏感膜厚度或提高RGO還原程度,可使得傳感器電阻下降幅度呈指數(shù)形式變化。由于RGO大的比表面積和豐富的表面官能團(tuán),氣體分子在其表面易于吸附而難以解吸附,導(dǎo)致氣敏測(cè)試過程中傳感器存在明顯的基線漂移。對(duì)響應(yīng)過程的分析表明,隨著氣體濃度增加,對(duì)應(yīng)的響應(yīng)速度和加速度也隨之增加;進(jìn)一步分析響應(yīng)過程的一階導(dǎo)數(shù)和二階... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

邊界點(diǎn)定性預(yù)測(cè)。(a)BP預(yù)測(cè)MSE箱線圖;(b)GA-BP預(yù)測(cè)MSE箱線圖;(c)BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)散點(diǎn)圖;(d)GA-BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)散點(diǎn)圖

對(duì)邊界點(diǎn)進(jìn)行定量預(yù)測(cè),由圖5-12(a)箱線圖可以看出,BP網(wǎng)絡(luò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)MSE存在一個(gè)較大的異常值,鑒于BP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練終止準(zhǔn)則是擬合MSE小于期望誤差或訓(xùn)練達(dá)到一定次數(shù),進(jìn)一步將迭代次數(shù)由1000次增大為10000次,再模擬300次發(fā)現(xiàn)仍有類似異常情況,這說明導(dǎo)致異常的原因不是迭代次數(shù),而是BP網(wǎng)絡(luò)受初始權(quán)重影響陷入局部最優(yōu)。盡管這種異常情況發(fā)生的可能性較小(箱線圖中只有個(gè)別異常點(diǎn)),在300次模擬中僅出現(xiàn)一次,但應(yīng)用中一旦發(fā)生將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。圖5-12(b)表明GA-BP網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)三種數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)MSE都不再有較大的異常值,這說明GA-BP網(wǎng)絡(luò)算法將GA的全局搜索和BP的局部尋優(yōu)能力綜合起來,經(jīng)過遺傳算法GA對(duì)初始權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化后,再用BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè),可以取得較好效果,保證結(jié)果的穩(wěn)定性。

電阻式氣體傳感器常用金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物和導(dǎo)電復(fù)合材料作為傳感材料,其工作原理是,當(dāng)氣體與材料接觸后導(dǎo)致材料某些特性發(fā)生變化,從而引起傳感器的電阻發(fā)生變化,根據(jù)電阻值變化來檢測(cè)氣體濃度。電阻式氣體傳感器的響應(yīng)通常采用ΔR/Rb計(jì)算,其中ΔR是傳感器接觸待測(cè)氣體后電阻的最大改變量,Rb是接觸待測(cè)氣體前的基線電阻。1.3.2 QCM氣體傳感器

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3296505