[發明專利]碳納米管薄膜電離式傳感器陣列及混合氣體濃度檢測方法

無效

• 申請號: 201110039976.6
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN102095790A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 張勇;王影花;宋曉慧;張晶園;姜為華;方靜;王進;張建業;牛國平;王曉冰;李昕;唐建文;劉君華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64;G01K7/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.碳納米管薄膜電離式傳感器，其特征在于：包括三個自上而下依次分布的第一電極、第二電極和第三電極，所述第一電極由內表面附著有分布著碳納米管薄膜的金屬膜基底以及設有透氣孔的電極構成；第二電極由中心設有引出孔的引出極極板構成；第三電極由板面設有盲孔的收集極構成；該三個電極分別通過絕緣支柱相互隔離。

2.根據權利要求1所述的碳納米管薄膜電離式傳感器，其特征在于：所述三個電極中相鄰兩個電極的極間距為30～250μm；所述第一電極與第二電極極板正對面積為0.01～170mm²，第二電極與第三電極極板正對面積為0.01～190mm²。

3.根據權利要求1所述的碳納米管薄膜電離式傳感器，其特征在于：所述第一電極的電極表面的透氣孔為1～4個，在電極內側表面附著的金屬膜基底上生長或者絲網印刷有碳納米管薄膜；

所述第二電極引出極中心設有1～4個引出孔；

所述第三電極收集極盲孔與第二電極的引出孔相對應，盲孔的數量為1～4個。

4.基于碳納米管薄膜電離式傳感器陣列檢測混合氣體濃度的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：

(1)選擇三個電極中的相鄰兩個電極的極間距為30～250μm的碳納米管薄膜電離式傳感器；

(2)按照待測混合氣體中的組份氣體數量，分別將設定不同極間距的碳納米管薄膜電離式傳感器置于待測混合氣體中，并同時將兩個不同極間距的碳納米管薄膜電離式溫度傳感器和濕度傳感器置于待測氣體中；

(3)分別對步驟(2)碳納米管薄膜電離式混合氣體各組份傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的第一電極加載電壓為0V，第二電極加載電壓2～200V，第三電極加載電壓1～180V；

(4)在待測混合氣體各組份濃度、溫度和濕度測量范圍內，對應不同的濃度、溫度和濕度標定值，分別測量步驟(2)中所有傳感器輸出的氣體放電離子流值；

(5)將步驟(4)中在濃度、溫度和濕度測量范圍內測得的所有傳感器輸出離子流值，與相應的混合氣體各組份濃度、溫度標和濕度標定值，組成不同的實驗標定樣本，然后采用分段插值技術對實驗標定樣本進行插值，獲得插值數據，得到插值樣本，并根據包含了實驗標定樣本及插值樣本的所有樣本組建混合氣體濃度測量數據庫；

(6)采用數據融合技術，構建數據融合儀，建立混合氣體傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器的測量模型；以混合氣體濃度測量數據庫中的數據作為數據融合儀的輸入樣本和期望輸出樣本，并以量程范圍內不同的數據分別作為數據融合儀的訓練樣本和檢驗樣本進行訓練和檢驗，檢驗結果滿足實測誤差要求時，數據融合儀輸出傳感器陣列的混合氣體濃度準確測量模型；

(7)將碳納米管薄膜電離式傳感器陣列、溫度傳感器和濕度傳感器實測時輸出的離子流值輸入步驟(6)獲得的混合氣體濃度準確測量模型，該模型輸出混合氣體各組份濃度的準確測量值。

5.根據權利要求4所述的基于碳納米管薄膜電離式傳感器陣列檢測混合氣體濃度的方法，其特征在于：所述碳納米管薄膜電離式傳感器中，第二電極電位高于第一電極電位，第三電極電位低于第二電極電位且高于第一電極電位。

6.根據權利要求4所述的基于碳納米管薄膜電離式傳感器陣列檢測混合氣體濃度的方法，其特征在于：所述建立混合氣體濃度測量數據庫，是將實驗標定數據與插值數據組成數據庫，將傳感器陣列中各傳感器輸出的離子流值及其插值數據作為輸入樣本，將混合氣體中各組份濃度、溫度和濕度標定值及其插值數據作為期望輸出樣本。