氣敏傳感器的制備與應用

第1章納米薄膜氣敏技術發(fā)展與展望1
1．1納米薄膜氣敏技術發(fā)展與展望1
1．1．1國外氣敏技術發(fā)展現(xiàn)狀和前景1
1．1．2國內(nèi)氣敏技術研究現(xiàn)狀與差距2
1．1．3國內(nèi)市場需求與展望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展3
1．2．2ZnO薄膜氣敏特性及其研究進展5
1．2．3TiO2薄膜氣敏特性及其研究進展6
1．3氣敏傳感器中的非線性信號處理7
第2章薄膜制備技術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薄膜實驗11
2．2氣敏傳感納米薄膜制備濺射技術13
2．2．1濺射過程介紹13
2．2．2磁控濺射設備及制備氣敏薄膜實驗過程17
2．2．3濺射法制備薄膜的實際應用17
2．3濺射過程中薄膜的形成及其氣敏機理18
2．3．1濺射過程中薄膜的形成19
2．3．2濺射膜的氣敏機理21
2．4太陽能電池的ZnO透明導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薄膜生長機理31
2．4．4MOCVD-ZnO薄膜生長影響因素32
第3章檢測技術34
3．1氣敏特性測試34
3．2X射線技術在傳感器納米薄膜晶體結構及晶粒尺寸分析中的應用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45
3．3．2探測器46
3．3．3操作模式48
3．3．4成像襯度機制48
3．3．5實際應用49
3．4利用原子力顯微鏡觀測薄膜的平整度49
3．4．1原子力顯微鏡的功能和特點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測試實例52
3．5利用橢圓偏振光測定介電薄膜的厚度54
第4章?lián)诫s理論與元件的功率計算59
4．1金屬氧化物摻雜對TiO2氣敏特性的影響59
4．1．1摻雜金屬氧化物作用機理59
4．1．2對TiO2的不同摻雜59
4．1．3其他摻雜61
4．2氧化物導電薄膜的最佳摻雜含量理論計算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式65
4．3．1模型66
4．3．2理論66
4．3．3結果討論67
4．4氣敏傳感器元件的功率計算68
第5章氣敏傳感器信號的處理與融合70
5．1氣敏傳感器中的非線性信號及其反演70
5．1．1氣敏傳感器的靈敏度非線性信號70
5．1．2非線性信號的反演71
5．2經(jīng)典非線性信號（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（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)絡擬合法97
5．3．7無學習率權值調(diào)整神經(jīng)計算法擬合范德堡函數(shù)多項式100
5．3．8樣本數(shù)大于權值數(shù)時誤差迭代下降的神經(jīng)網(wǎng)絡擬合算法105
5．3．9模糊擬合算法111
5．3．10蟻群優(yōu)化算法116
5．4傳感器非線性信號的補償與融合120
5．4．1非線性信號補償120
5．4．2非線性信號信息融合121
5．4．3非線性信號補償應用126
5．4．4非線性反函數(shù)補償方法129
第6章實際應用131
6．1礦井瓦斯檢測131
6．1．1氣敏組件的制作131
6．1．2傳感器電路部分設計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)總體設計方案135
6．2．2測量系統(tǒng)原理與組成135
6．2．3無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的實現(xiàn)137
6．3油庫漏氣的檢測138
6．3．1氣敏元件的制作139
6．3．2傳感器電路部分設計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)設計方案144
6．4．2發(fā)射電路145
6．4．3接收電路145
6．5車輛駕駛人員呼氣酒精含量檢測148
6．5．1酒后駕駛檢測的現(xiàn)狀148
6．5．2呼氣酒精檢測的技術149
6．5．3酒精氣敏傳感器與氣敏特性測試149
6．5．4乙醇氣敏薄膜氣敏機理研究154
參考文獻157