电力变压器油中溶解特征气体在线分析是目前工程应用中在线诊断油浸式电力变压器早期潜伏性故障最有效的方法之一,持续开展气体传感技术的研究对提升气体在线监测技术水平及应用具有重要意义。论文研究多维度典型形貌SnO₂基气体传感器对CH4、C2H6和C2H4三种烃类气体的检测特性:合成多维度SnO₂纳米材料用以制备旁热式气体传感器,测试并分析其对三种气体的气敏性能和老化特性,基于密度泛函理论第一性原理建立完美SnO₂晶体模型,在其基础上建立CH4、C2H6和C2H4气体和SnO₂表面的物理和化学吸附模型,结合宏观实验和微观计算研究SnO₂基气敏传感器对三种烃类气体的气敏和老化特性,论文取得的主要成果如下:（1）通过水热法成功合成了不同维度微球状、棒状、片状和花状形貌的SnO₂纳米粉体材料并进行表征后制备出四组旁热式气体传感器。基于实验室微量气体智能气敏测试平台,分别测试了四组传感器对CH4、C2H6和C2H4气体的气敏特性（灵敏度-温度特性、灵敏度-浓度特性、最小检测浓度和响应-恢复特性等）。测试结果表明高维度的片和花状SnO₂传感器比低维度的微球和棒状传感器针对三种烃类气体都有更优的灵敏度、更低的工作温度和更快的响应-恢复时间,其中花状结构传感器又优于片状结构。表征和实验结果都说明片状和花状的SnO₂材料具有更大的比表面积和更大的孔容,可以给气体提供更多的吸附位置,以及增加表面电荷转移的量与速度,而正是这些因素决定着传感器对气体的检测性能的好坏。（2）基于密度泛函理论第一性原理建立起完美金红石型SnO₂晶体模型,又在此基础上建立了CH4、C2H6和C2H4气体分子与SnO₂（110）面的表面物理吸附模型,通过模拟三种气体分子分别与SnO₂材料表面反应的作用过程,可以计算出吸附能等微观物理量,确定了烃类CH4、C2H6和C2H4分子在SnO₂晶体模型上的最佳吸附位置,从而完善了SnO₂对烃类气体的分子模拟计算体系,证明了SnO₂传感器对CH4气体的灵敏度更优于其对C2H6和C2H4气体。计算结果与实验结果吻合也说明建立的分子模型可用于进行SnO₂对三种烃类气体的气敏机理解释和验证。（3）基于实验室气敏测试平台设计了气体传感器加速老化实验平台和老化试验方法,检测了四种维度不同形貌SnO₂纳米材料在老化后对烃类CH4、C2H6和C2H4气体的气敏性能和响应-恢复特性。引入激光拉曼光谱分析方法对老化实验前后的传感器材料表面进行拉曼表征,发现在750cm-1处出现新的碳-锡键拉曼特征峰,新振动峰的出现,证明了传感器的老化特性与烃类气体从物理吸附到化学吸附的转换过程密切相关。基于密度泛函第一性原理建立起CH4、C2H6和C2H4气体与SnO₂（110）面的成键化学吸附模型,从吸附距离等微观物理量解释了烃类气体吸附于SnO₂（110）面成键后使气体分子难以脱附而导致传感器老化的原因。