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[硕士论文] 郭鹏飞
光学工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:工业生产制造过程中产生的硫系气体不仅味道难闻,而且对人体健康危害较大。传统检测方法需要将样品带回实验室分析,耗时长且不方便,如何能够对多种硫系气体的混合物实现现场检测成为一个问题。基于这种背景,有学者提出将具有高分离特性的气相色谱和高灵敏特性的声表面波传感器结合起来组成GC/SAW系统,用以进行现场检测。
  本文基于实验室已有对气相色谱和SAW传感器的研究成果,研究了如何搭建GC/SAW级联系统对甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、二甲二硫四种常见的硫系恶臭混合气体进行分离检测。然后在此基础上编写了PIC程序将SAW传感器的电信号转换成数字信号,编译了PC软件对PIC转换出的数字信号进行处理。
  1.使用SC-F101材料配置的三氯甲烷溶液做了气喷成膜的工艺优化实验,提高了SAW传感器的检测性能,制备出的SAW传感器对色谱柱尾端流出的10.7ng的甲硫醇气体有较好的响应。论文通过实验对比了不同的气体吹扫方式对传感器检测信号的影响。
  2.研究了富集器、气相色谱、SAW传感器组合在一起使用时富集器和气相色谱的工作条件,实现了对四种硫系混合气体的分离检测。测量出了富集器富集量大于5000ng,从理论上分析了分离检测模块通过使用富集器对硫系气体进行富集,可以实现对四种混合气体的分离检测,并通过实验进行了验证。
  3.设计了基于PIC单片机的数字采集模块和PC软件构成的数据接收处理模块,实现了对SAW传感器测试信号的实时监测。通过提高采样频率到5Hz,解决了传统采样方法引起的信号严重失真的问题。依据实际需求,设计了 PIC的定时采集、握手识别等功能。
  通过将富集器、色谱柱、SAW传感器组成的分离检测模块、PIC数据采集模块、数据接收处理模块连接在一起,本文搭建了简易的GC/SAW检测系统,实现了对四种硫系混合气体的分离检测。研究结果可以为便携式GC/SAW检测系统研究提供实验依据,数据采集处理模块的研究为测试信号的谱峰识别奠定了基础。
摘要:本文采用MEMS工艺加工制作的8沟道格栅分流型通道作为富集器的微型结构,以碳纳米管作为主要吸附材料,通过气喷工艺在该结构表面制膜。硅片的背面使用磁控溅射技术制备Pt薄膜加热丝。本文对浓度在5mg/m3到10mg/m3的二硫化碳、甲硫醚进行了检测。测试结果表明:在富集时间为4分钟的情况下,此种富集器对低浓度的甲硫醚和二硫化碳气体的富集率分别可达到15、25倍左右。
摘要:微型气相色谱柱改变传统色谱柱体积大,功耗高的特征,通过微电子机械系统将微电子与精密机械加工两种技术结合,实现气相色谱柱以及系统仪器的微型化,便携化,以满足仪器在复杂环境中快速分析的要求。文章对微型色谱柱进行理论分析并设计及制备高深宽比结构双道微型色谱柱,运用微型气相色谱柱对混合有机氯化物组分进行分离分析。
摘要:本文采用四种具有强氢键酸性(HBA)的材料:HC、SXPHFA、Adiol和SXFA作为敏感膜,以气喷工艺在433.92 MHz声表面波(SAW)器件上制膜,对浓度在1mg/m 3到29 mg/m3的4种有机硫气体(甲硫醇,甲硫醚,二硫化碳,二甲二硫)进行了检测,测试结果表明,基于氢键酸性材料的声表面波传感器对4种有机硫气体有较高的频率响应值,且吸附和解吸速度快.四种敏感材料相比,HC和Adiol的灵敏度更高.
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