【摘 要】
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石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)气体传感器以压电石英晶片对质量的敏感性为基础,利用修饰在石英晶片表面的敏感膜捕捉待测气体,在薄膜吸附待测气体后通过
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石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)气体传感器以压电石英晶片对质量的敏感性为基础,利用修饰在石英晶片表面的敏感膜捕捉待测气体,在薄膜吸附待测气体后通过测量石英晶体频率的变化来实现对待测气体的检测。由于具有灵敏度高、结构简单、可以在常温下使用等优点,QCM气体传感器很好的弥补了传统气体传感器的不足,作为一种新型的气体检测仪器,近几年得到了很快的发展。本文以作业场所空气质量问题为研究的出发点,以压电石英晶体作为为传感器件,在其表面修饰不同的材料作为敏感薄膜,对不同涂膜方法进行了比较,总结了敏感薄膜的制备工艺。以甲苯作为目标检测气体,乙醇、正己烷作为干扰气体,用不同浓度的甲苯、乙醇和正己烷待测气体分别对不同种类的敏感膜进行测试,利用课题组自主编制的基于LabVIEW平台的石英晶体微天平气体传感器频率测试程序对测试结果进行记录。通过对实验数据进行分析,发现二氧化钛敏感薄膜对甲苯的响应情况较好,从敏感膜对甲苯的响应-恢复特性、响应的重复性、响应的线性条件、选择性、稳定性、涂层厚度对薄膜敏感性的影响共六个方面对其进行进一步研究,并对二氧化钛敏感薄膜进行了表征,对其吸附机理进行了分析。最后,对BP神经网络与气体传感器阵列的结合进行了探讨,利用课题组开发的基于LabVIEW平台的BP神经网络数据处理软件对气体传感器阵列测得的实验数据进行处理,经过训练,BP神经网络能够准确辨识气体的种类。
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