【摘 要】
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井下煤矿瓦斯泄漏是引发重大矿难事故的主要原因.为应对现有技术在安全性及可靠性方面的瓶颈问题,结合笼形超分子穴番敏感膜材料,本文研制了一种采用SiO2/36°YX LiTaO3声波导结构的快速、高灵敏的乐甫(Love)波瓦斯传感器.乐甫波的声波导效应大幅改善了传感器质量灵敏度,利用分层介质中声传播方法,理论提取了优化的声波导层膜厚参数.传感器由高频率稳定度的差分式双通道乐甫波延迟线型振荡器(工作频率
【机 构】
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中国科学院声学研究所,北京,100190 山西大学,化学化工学院,太原,030006
【出 处】
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第十四届全国敏感元件与传感器学术会议
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井下煤矿瓦斯泄漏是引发重大矿难事故的主要原因.为应对现有技术在安全性及可靠性方面的瓶颈问题,结合笼形超分子穴番敏感膜材料,本文研制了一种采用SiO2/36°YX LiTaO3声波导结构的快速、高灵敏的乐甫(Love)波瓦斯传感器.乐甫波的声波导效应大幅改善了传感器质量灵敏度,利用分层介质中声传播方法,理论提取了优化的声波导层膜厚参数.传感器由高频率稳定度的差分式双通道乐甫波延迟线型振荡器(工作频率为160MHz)、涂覆于传感通道的超分子穴番敏感膜以及频率采集模块组成.在常温下,穴番敏感膜材料对甲烷分子的包封效应引起声传播特性特别是声传播速度的变化,继而导致差分振荡频率的改变,以此来表征甲烷浓度特征.从香草醇出发通过三步合成法制备的穴番A材料以具有更高表面粗糙度的点涂法镀膜于传感器件表面.试验结果显示,所研制的乐甫波传感器在甲烷检测中表现出快速响应(＜10s)以及良好的重复性.此外,相对于传统瑞利型声表面波模式传感器,所研制的乐甫波瓦斯传感器表现出了更高的检测灵敏度(～573Hz/％),其检测下限低于0.005％.
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