[發明專利]一種帶有濕度檢測功能的電力設備檢視系統

在審

• 申請號: 201610064899.2
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105717171A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 蔡權
• 申請（專利權）人: 蔡權
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 李浩

1.一種帶有濕度檢測功能的電力設備檢視系統，其特征在于：所述電力設備檢視系統安裝有ZnO基濕敏傳感器模塊；所述ZnO基濕敏傳感器模塊主要由濕敏敏感元件和數據讀取元件組成，所述濕敏敏感元件為叉指電極型，包括硅片襯底(10)、Si‐NPA(20)、氧化鋅納米線(30)和石墨烯層(40)；所述電力設備檢視系統上還設置有微處理器、LED顯示燈條和無線通信模塊；所述微處理器的輸入端與所述ZnO濕敏傳感器模塊的輸出端連接，所述ZnO濕敏傳感器模塊檢測值達到預設值，所述微處理器控制LED顯示燈條發出閃光，所述LED顯示燈條連接有一個蜂鳴器，LED顯示燈條閃爍的同時觸動蜂鳴器發出警報；所述無線通信模塊為CC2420無線通信模塊，所述ZnO濕敏傳感器模塊可通過所述CC2420無線通信模塊發送檢測數據至數據基站，移動用戶終端可通過互聯網查看檢測結果或將檢測數據上傳至云存儲中心，形成檢測和監測網絡；所述電力設備檢視系統的輸出電線側壁上設置有一個用于脫濕的聚乙烯醇‐乙二胺四甲叉磷酸‐聚砜基膜中空纖維復合膜組件，該膜組件將聚乙烯醇‐乙二胺四甲叉磷酸‐聚砜基膜中空纖維復合膜固定在玻璃電極上，玻璃電極與濕敏傳感器連接；所述氧化鋅納米線(30)長度約45μm。

2.根據權利要求1所述的電力設備檢視系統，其特征在于，所述濕敏敏感元件的制備方法如下：

步驟一，制備Si‐NPA襯底：對3cm×3cm的硅片襯底(10)進行包括清洗去污、水熱法腐蝕制備Si‐NPA襯底；①取3cm×3cm的硅片，將硅片置于硫酸和雙氧水體積比4：1的混合溶液中，超聲處理20min，取出用去離子水清洗，以去除硅片表面的有機雜質；將硅片放置于體積比為H₂O：H₂O₂：NH₄OH＝5：2：1的混合溶液中，超聲清洗20min，隨后取出用去離子水清洗，以去除硅片表面的有機物和金屬絡合物；②利用水熱法腐蝕制備Si‐NPA：稱取1.0g的Fe(NO₃)·9H₂O倒入聚四氟乙烯中，隨后向其中加入20ml去離子水和30ml40％的HF溶液；將上步清洗的硅片放入溶液中，加蓋放入水熱釜中，隨后將水熱釜放入干燥箱中，180℃恒溫保持30min，自然冷卻后，取出硅片清洗即得Si‐NPA襯底；

步驟二，生長氧化鋅納米線：采用磁控濺射結合熱氧化法制備氧化鋅納米線；將硅納米孔柱襯底放入磁控濺射儀中，在濺射電壓220V、濺射電流0.8A條件下，磁控濺射Zn膜，厚度為50nm，隨后將其放入箱式爐中，在400℃下熱氧化法處理4h，得到直徑約30nm的氧化鋅納米線；

步驟三，生長石墨烯層：采用化學氣相沉積法制備石墨烯；首先在上步得到的襯底上磁控濺射一層金屬Ni膜，厚度約為5nm；其次，將該襯底放入管式爐中，升溫至900℃，按一定速率通入氫氣作為保護還原氣體，穩定30min，然后，按照一定比例同時通入甲烷2h，停止通入甲烷后開始自然降溫；在Ni催化劑作用下，甲烷分子在高溫下會裂解成碳原子和氫原子，在降溫過程并且在氫氣的保護下，碳原子會沉積形成一層石墨烯薄膜；

步驟四，蒸鍍叉指電極：得到生長有氧化鋅納米線和石墨烯的硅納米孔柱襯底后，在襯底表面覆蓋叉指電極掩模版，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層500nm厚的Au薄膜作為電極；

步驟五，組裝敏感元件與讀取數據元件：讀取數據元件的正負極導線連接到叉指電極上，兩部分組成氧化鋅基濕敏傳感器器件；

所述的聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜基膜中空纖維復合膜組件的制備方法如下：

步驟一，聚砜中空纖維基膜預處理：聚砜中空纖維基膜在涂覆之前要進行預處理，用去離子水浸泡12h后，用1.0mol/l的鹽酸浸泡60min，去除膜表面的甘油層和其他有機溶劑；然后用1.0mol/l的氫氧化鈉溶液中和過量的鹽酸，最后用去離子水反復沖洗，使膜表面呈中性，陰干備用；

步驟二，制備聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜中空纖維復合膜：將一定質量的平均聚合度為1750±50的聚乙烯醇加入去離子水中，在50℃水浴中攪拌約3h至聚乙烯醇完全溶解，得到5wt％聚乙烯醇均相水溶液；將溶液冷卻至室溫后加入一定量的乙二胺四甲叉磷酸，并在室溫下攪拌1.5h，靜置脫泡即得鑄膜液；將經過預處理的聚砜基膜(截留分子量30000)在鑄膜液浸泡20min后取出，垂直固定在晾絲架上陰干；將經過一次涂覆的膜在鑄膜液中再浸泡20min后，反向固定在晾絲架上，室溫下干燥過夜，制得所需的PVA-EDTMPA/PS中空纖維復合膜。

步驟三，固定：將聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜中空纖維復合膜固定在玻璃電極上。