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《吉林大学》 2008年 博士论文
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NASICON材料与微型气体传感器及检测系统的研究

王彪  
【摘要】: 以溶胶-凝胶法采用硝酸氧锆为主要原料和柠檬酸为分散剂探索出了制备NASICON粉体和薄膜材料的新方法。通过对其进行的XRD、FTIR、Raman、TEM、XPS、SEM和复阻抗等表征分析,表明所得粉体材料具有单斜结构、材料组份纯净、平均颗粒尺寸为10-20nm;所得薄膜材料平均颗粒尺寸为15 nm左右。 运用ANSYS有限元分析软件,首次以粗线条、少弯折的设计思路设计制作了微型气体传感器的微热板,使得微热板的热利用率得到大幅提升。 以微型气体传感器的微加热板为衬底,以NASICON粉体材料为离子导电层,分别以Cr2O3和Li2CO3-BaCO3为敏感电极材料制作了微型NH3和CO2气体传感器。通过对器件的敏感特性测试,表明微型NH3气体传感器在工作温度为300℃时,其灵敏度达到26.92mV/decade,可检测NH3气体浓度范围为50-1000ppm,气体选择性较好,响应恢复时间较快;微型CO2气体传感器在工作温度为370℃时,其灵敏度达到56.3mV/decade,可检测CO2气体浓度范围为500-5000ppm,具有良好的气体选择性和响应恢复特性。 自主研制了“固体电解质型气体传感器特性检测系统”;结合微型CO2气体传感器的特性,采用“上电自校正”、“浮动查表法”、温度补偿和静电屏蔽等方法,设计制造了一台“便携式固体电解质型CO2检测仪”;以ARM控制器LPC2148为核心,采用嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统,加入开源的TCP/IP协议栈LwIP构建了一个“网络化嵌入式气体传感检测系统”。


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