氣敏傳感器的制備與應(yīng)用

第1章納米薄膜氣敏技術(shù)發(fā)展與展望1
1．1納米薄膜氣敏技術(shù)發(fā)展與展望1
1．1．1國外氣敏技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和前景1
1．1．2國內(nèi)氣敏技術(shù)研究現(xiàn)狀與差距2
1．1．3國內(nèi)市場(chǎng)需求與展望2
1．2按材料分類的納米薄膜氣敏傳感器3
1．2．1SnO2納米薄膜氣敏特性及其研究進(jìn)展3
1．2．2ZnO薄膜氣敏特性及其研究進(jìn)展5
1．2．3TiO2薄膜氣敏特性及其研究進(jìn)展6
1．3氣敏傳感器中的非線性信號(hào)處理7
第2章薄膜制備技術(shù)8
2．1溶膠-凝膠（sol-gel）法9
2．1．1制備基本原理和過程10
2．1．2溶膠-凝膠制備納米晶TiO2薄膜實(shí)驗(yàn)11
2．2氣敏傳感納米薄膜制備濺射技術(shù)13
2．2．1濺射過程介紹13
2．2．2磁控濺射設(shè)備及制備氣敏薄膜實(shí)驗(yàn)過程17
2．2．3濺射法制備薄膜的實(shí)際應(yīng)用17
2．3濺射過程中薄膜的形成及其氣敏機(jī)理18
2．3．1濺射過程中薄膜的形成19
2．3．2濺射膜的氣敏機(jī)理21
2．4太陽能電池的ZnO透明導(dǎo)電膜陷光電極的制備27
2．4．1陷光電極的要求28
2．4．2陷光電極的制備方法30
2．4．3MOCVD-ZnO薄膜生長機(jī)理31
2．4．4MOCVD-ZnO薄膜生長影響因素32
第3章檢測(cè)技術(shù)34
3．1氣敏特性測(cè)試34
3．2X射線技術(shù)在傳感器納米薄膜晶體結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸分析中的應(yīng)用38
3．3掃描電子顯微鏡分析45
3．3．1樣品表面上產(chǎn)生的效應(yīng)45
3．3．2探測(cè)器46
3．3．3操作模式48
3．3．4成像襯度機(jī)制48
3．3．5實(shí)際應(yīng)用49
3．4利用原子力顯微鏡觀測(cè)薄膜的平整度49
3．4．1原子力顯微鏡的功能和特點(diǎn)50
3．4．2工作原理和系統(tǒng)組成50
3．4．3主要工作模式51
3．4．4典型產(chǎn)品52
3．4．5測(cè)試實(shí)例52
3．5利用橢圓偏振光測(cè)定介電薄膜的厚度54
第4章?lián)诫s理論與元件的功率計(jì)算59
4．1金屬氧化物摻雜對(duì)TiO2氣敏特性的影響59
4．1．1摻雜金屬氧化物作用機(jī)理59
4．1．2對(duì)TiO2的不同摻雜59
4．1．3其他摻雜61
4．2氧化物導(dǎo)電薄膜的最佳摻雜含量理論計(jì)算62
4．2．1模型62
4．2．2理論63
4．3二氧化錫薄膜的最佳摻雜含量理論表達(dá)式65
4．3．1模型66
4．3．2理論66
4．3．3結(jié)果討論67
4．4氣敏傳感器元件的功率計(jì)算68
第5章氣敏傳感器信號(hào)的處理與融合70
5．1氣敏傳感器中的非線性信號(hào)及其反演70
5．1．1氣敏傳感器的靈敏度非線性信號(hào)70
5．1．2非線性信號(hào)的反演71
5．2經(jīng)典非線性信號(hào)（函數(shù)）擬合法72
5．2．1最小二乘法72
5．2．2牛頓插值法76
5．3近代非線性信號(hào)（函數(shù)）擬合法80
5．3．1MATLAB算法80
5．3．2模擬退火算法83
5．3．3遺傳算法84
5．3．4非線性函數(shù)規(guī)范化多項(xiàng)式擬合法86
5．3．5非線性函數(shù)反演“歸十”擬合法91
5．3．6神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合法97
5．3．7無學(xué)習(xí)率權(quán)值調(diào)整神經(jīng)計(jì)算法擬合范德堡函數(shù)多項(xiàng)式100
5．3．8樣本數(shù)大于權(quán)值數(shù)時(shí)誤差迭代下降的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合算法105
5．3．9模糊擬合算法111
5．3．10蟻群優(yōu)化算法116
5．4傳感器非線性信號(hào)的補(bǔ)償與融合120
5．4．1非線性信號(hào)補(bǔ)償120
5．4．2非線性信號(hào)信息融合121
5．4．3非線性信號(hào)補(bǔ)償應(yīng)用126
5．4．4非線性反函數(shù)補(bǔ)償方法129
第6章實(shí)際應(yīng)用131
6．1礦井瓦斯檢測(cè)131
6．1．1氣敏組件的制作131
6．1．2傳感器電路部分設(shè)計(jì)132
6．2一種智能氣敏傳感器及其無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)135
6．2．1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案135
6．2．2測(cè)量系統(tǒng)原理與組成135
6．2．3無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的實(shí)現(xiàn)137
6．3油庫漏氣的檢測(cè)138
6．3．1氣敏元件的制作139
6．3．2傳感器電路部分設(shè)計(jì)141
6．4基于無線傳輸?shù)亩嗵筋^濕度控制儀144
6．4．1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案144
6．4．2發(fā)射電路145
6．4．3接收電路145
6．5車輛駕駛?cè)藛T呼氣酒精含量檢測(cè)148
6．5．1酒后駕駛檢測(cè)的現(xiàn)狀148
6．5．2呼氣酒精檢測(cè)的技術(shù)149
6．5．3酒精氣敏傳感器與氣敏特性測(cè)試149
6．5．4乙醇?xì)饷舯∧饷魴C(jī)理研究154
參考文獻(xiàn)157