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Special topic on high-sensitivity sensors
1
作者 Wang Zhenjun Liu Dong 《Journal of Measurement Science and Instrumentation》 2025年第3期I0001-I0001,共1页
High-sensitivity sensors represent a critical frontier in modern sensing technology,driving innovations across fields such as biomedical monitoring,precision instrumentation,environmental detection,and indus-trial aut... High-sensitivity sensors represent a critical frontier in modern sensing technology,driving innovations across fields such as biomedical monitoring,precision instrumentation,environmental detection,and indus-trial automation.As demands for accuracy,miniaturization,and reliability continue to grow,developing novel sensor architectures and functional materials has become essential to achieving enhanced performance under extreme or complex conditions. 展开更多
关键词 industrial automation environmental detection sensing technologydriving biomedical monitoring enhanced performance high sensitivity sensors novel sensor architectures functional materials precision instrumentation
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Sensitivity studies of high-precision methane column concentration inversion using a line-by-line radiative transfer model 被引量:1
2
作者 Ci SONG Jiong SHU +1 位作者 Mandi ZHOU Wei GAO 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CAS CSCD 2013年第4期439-446,共8页
Hyper-spectral remote sensing may provide an effective solution to retrieve the methane (CH4) concentra- tion in an atmospheric column. As a result of exploring the absorptive characteristics of CH4, an appropriate ... Hyper-spectral remote sensing may provide an effective solution to retrieve the methane (CH4) concentra- tion in an atmospheric column. As a result of exploring the absorptive characteristics of CH4, an appropriate band is selected from hyperspectral data for the detection of its column concentration with high precision. Following the most recent inversion theory and methods, the line-by-line radiative transfer model (LBLRTM) is employed to forward model the impact of four sensitive factors on inversion precision, including CH4 initial profile, tempera- ture, overlapping gases, and surface albedo. The results indicate that the four optimized factors could improve the inversion precision of atmospheric CH4 column concen- tration. 展开更多
关键词 methane INVERSION RADIANCE sensitivity forward model high precision
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基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器设计
3
作者 刘海 王麒尧 +4 位作者 高鹏 王馨艳 冯星宇 崔鸿忠 高鹏飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期48-56,共9页
相较于传统矿用甲烷传感器,超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势,能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题,设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲... 相较于传统矿用甲烷传感器,超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势,能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题,设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器。超表面结构为金属−介质−金属3层结构,其中金属材料为金,介质材料为聚酰亚胺,上层金属结构为圆环,通过调节左侧开口大小改变结构的对称性,从而引起准连续域束缚态(QBIC)。分析结果表明,左侧开口间距为5μm时调制深度最大,为95.69%。在超表面结构上覆盖1层甲烷气敏膜材料(cryptophane-A),得到甲烷传感器。选取5种体积分数的甲烷和5种环境折射率验证甲烷传感器检测性能,结果表明:金属太赫兹超表面传感器对折射率和甲烷体积分数的灵敏度分别为949 GHz/RIU和4.4 GHz/%,且折射率和甲烷体积分数与QBIC谐振峰的变化呈较好的线性关系。设计了一种方环金属超表面甲烷传感器,将其与圆环结构进行对比,发现圆环结构在Q因子、调制深度和灵敏度等方面均优异于方环结构。 展开更多
关键词 甲烷传感器 太赫兹超表面传感器 连续域束缚态 圆环结构 折射率 灵敏度
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吸收光谱式光纤瓦斯传感器的参数设计 被引量:12
4
作者 曹茂永 张逸芳 +2 位作者 张士昌 杨卫平 陶安利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期280-283,共4页
在简述非功能型吸收光谱式光纤瓦斯传感器原理的基础上,对光波波长的选择问题进行了讨论,提出一种根据传感器的技术指标确定其基本参数(气室长度L,光电原件的参数等)的方法,并建立了相应的数学模型.分析表明,增大L或减少σi... 在简述非功能型吸收光谱式光纤瓦斯传感器原理的基础上,对光波波长的选择问题进行了讨论,提出一种根据传感器的技术指标确定其基本参数(气室长度L,光电原件的参数等)的方法,并建立了相应的数学模型.分析表明,增大L或减少σi/i(光电流的测量标准差σi与光电流之比)都能起到减少c的测量误差,提高瓦斯探测灵敏度和分辨率的作用.设计时,应首先根据市场情况尽可能地选小σi/i,然后再根据传感器的性能指标确定L. 展开更多
关键词 瓦斯传感器 精度 灵敏度 传感器 光纤传感器
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灵敏度系数可调布拉格光栅应变传感器的设计 被引量:18
5
作者 何俊 周智 +2 位作者 董惠娟 张广玉 欧进萍 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2339-2346,共8页
针对裸光纤布拉格光栅应变监测量程或精度有限的问题,提出了一种灵敏度系数可调光纤布拉格光栅应变传感器的设计方法。理论和实验研究了该方法在增大光纤布拉格光栅应变监测量程或提高精度方面的性能,并以此研制了基片表面粘贴式和FRP... 针对裸光纤布拉格光栅应变监测量程或精度有限的问题,提出了一种灵敏度系数可调光纤布拉格光栅应变传感器的设计方法。理论和实验研究了该方法在增大光纤布拉格光栅应变监测量程或提高精度方面的性能,并以此研制了基片表面粘贴式和FRP封装式两种封装结构的灵敏度系数可调应变传感器。理论分析并实验标定了传感器的灵敏度系数。最后,对传感器理论和实验灵敏度系数误差进行了分析,指出了改进的方向。实验结果表明:两种封装结构的大量程传感器的量程分别增加了243%和126%,高精度传感器的精度提高至0.51με和0.52με。传感器标定实验表明,两种封装结构的传感器都有很好的线性度和重复性,相关系数达到0.999以上。 展开更多
关键词 光纤BRAGG光栅 高精度传感器 大量程传感器 应变传感器 灵敏度
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均匀沉淀法制备高性能催化燃烧式甲烷传感器 被引量:13
6
作者 马金鸣 王魏男 +4 位作者 李小伟 刘银萍 赵靖 杜宇 卢革宇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1522-1525,共4页
为了提高催化燃烧式甲烷传感器的性能,以介孔SBA-15作为载体,采用均匀沉淀法制备具有不同Pd担载量的敏感材料。通过XRD和氮气吸脱附表征材料的组成及结构,并以该材料构筑敏感元件,研究其气敏特性。与传统浸渍法合成的Pd/γ-Al2O3相比,Pd... 为了提高催化燃烧式甲烷传感器的性能,以介孔SBA-15作为载体,采用均匀沉淀法制备具有不同Pd担载量的敏感材料。通过XRD和氮气吸脱附表征材料的组成及结构,并以该材料构筑敏感元件,研究其气敏特性。与传统浸渍法合成的Pd/γ-Al2O3相比,Pd/SBA-15对于甲烷具有更加出色的敏感特性,这主要源于其高比表面积、小而均一的Pd颗粒以及多孔结构使Pd/SBA-15上的活性位点与甲烷气体之间产生高效的界面反应。 展开更多
关键词 甲烷传感器 介孔 均匀沉淀法 高灵敏度
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光干涉瓦斯传感器的研究 被引量:13
7
作者 郭鑫禾 王建学 刘宇轩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第z1期165-168,共4页
叙述了光干涉瓦斯传感器的研究过程和取得的成果 ,通过研究 ,光干涉瓦斯传感器的关键环节———光干涉瓦斯传感器的极精细、微弱的光干涉信号转换为电信号的问题得到了解决 .
关键词 瓦斯检测 光干涉瓦斯传感器 精度
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双光束干涉型光纤传感器灵敏度与精度受光源谱分布特性的影响分析 被引量:4
8
作者 陶沛琳 延凤平 +4 位作者 尹国路 任文华 刘艳 谭中伟 简水生 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期501-505,共5页
基于对双光束干涉型光纤传感器原理的分析,针对洛仑兹、高斯、矩形3种典型光源谱分布,通过对谱分布线宽与光电管接收端功率谱密度之间关系的定量分析,讨论了3种典型光源谱分布特性对传感器灵敏度的影响。假设光场为稳态、遍历随机过程,... 基于对双光束干涉型光纤传感器原理的分析,针对洛仑兹、高斯、矩形3种典型光源谱分布,通过对谱分布线宽与光电管接收端功率谱密度之间关系的定量分析,讨论了3种典型光源谱分布特性对传感器灵敏度的影响。假设光场为稳态、遍历随机过程,定量分析了光源谱线宽与接收端相位改变量之间的关系,对比了3种光源谱特性对于传感器精度的影响。结果表明:当时延小于阈值时,采用洛仑兹光源谱的传感器灵敏度最大;当时延大于阈值时,采用矩形光源谱的传感器灵敏度随时延呈周期振荡变化。同时,3种光源谱分布下,洛仑兹光源谱分布线宽对传感器精度的影响最大,矩形光源谱分布线宽对传感器精度的影响最小。 展开更多
关键词 光源谱分布 光纤传感器 灵敏度 精度
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光纤管道安全预警系统的研究与应用 被引量:9
9
作者 曾科宏 张金权 王飞 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2011年第5期1862-1865,共4页
介绍了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道安全预警系统。该系统利用与油气管道同沟敷设的普通通信光缆中的3根光纤作为分布式传感器,长距离连续监测油气管道沿线的土壤振动情况,并分析判断可能威胁油气管道安全的破... 介绍了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道安全预警系统。该系统利用与油气管道同沟敷设的普通通信光缆中的3根光纤作为分布式传感器,长距离连续监测油气管道沿线的土壤振动情况,并分析判断可能威胁油气管道安全的破坏事件,及时报警,起到安全预警的作用,能够对这些事件进行精确的分析和定位,详细阐述了系统的原理和组成。经过理论分析和测试结果表明,该系统具有较高的灵敏度和定位精度。 展开更多
关键词 分布式光纤传感器 预警 定位精度 检测 灵敏度
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微纳电离式矿井甲烷传感器安全放电及敏感机理仿真 被引量:5
10
作者 柴钰 弓丽萍 +1 位作者 张晶园 赵永秀 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第23期4870-4879,共10页
矿井环境下甲烷检测对瓦斯灾害的防控至关重要。微纳结构电离式传感器有响应快、易集成等特点,有望实现甲烷的快速准确检测。目前该传感器内部机理尚不完备,缺少对甲烷放电安全特性的理论及参数指导。对此,采用流体-化学动力学混合方法... 矿井环境下甲烷检测对瓦斯灾害的防控至关重要。微纳结构电离式传感器有响应快、易集成等特点,有望实现甲烷的快速准确检测。目前该传感器内部机理尚不完备,缺少对甲烷放电安全特性的理论及参数指导。对此,采用流体-化学动力学混合方法,仿真研究甲烷-氮气混合气体在纳米尖端微米级间隙的放电动态过程。通过计算空间电荷引起的电场畸变程度,分析甲烷无火花放电的关键参数,并基于带电子输运过程阐明甲烷安全放电机理;分析正离子成分、电子能量随甲烷浓度的演化过程,最终建立器件宏观电特性与甲烷电离效应的联系,完善微纳电离式器件的敏感机理,并分析其敏感性能。该研究为制备矿用电离式甲烷传感器奠定了理论基础。 展开更多
关键词 微纳米尖端电极 甲烷气体传感器 安全放电参数 敏感机理
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航天器星敏感器自主定位方法及精度分析 被引量:21
11
作者 杨博 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期81-84,共4页
用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”为观测量 ,利用推广卡尔曼滤波方法实时估计航天器的最佳位置 ,使航天器在失去地面遥控的情况下 ,能够自主准确地确定运行轨道。由于航天器自主定位系统在工作期间会受到硬、软件等... 用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”为观测量 ,利用推广卡尔曼滤波方法实时估计航天器的最佳位置 ,使航天器在失去地面遥控的情况下 ,能够自主准确地确定运行轨道。由于航天器自主定位系统在工作期间会受到硬、软件等诸多因素的影响 ,因而使其定位精度达不到预计要求。在此我们通过大量仿真计算 ,指出一些对自主定位系统精度影响较大的因素 ,并对它们进行了比较分析。 展开更多
关键词 航天器 星敏感器 自主定位方法 定位精度 地平仪
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CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒对甲烷气敏性影响分析 被引量:2
12
作者 曹小荣 胡明江 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第11期10-13,18,共5页
为了快速准确检测矿井中的甲烷气体浓度,以直接沉淀法制备了不同含量Ce O2的CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒。利用掩膜法将制备的CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒镀膜于氧化硅绝缘层表面形成敏感薄膜,采用标准MEMS工艺制作了一种薄膜型甲烷传感器。采用X... 为了快速准确检测矿井中的甲烷气体浓度,以直接沉淀法制备了不同含量Ce O2的CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒。利用掩膜法将制备的CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒镀膜于氧化硅绝缘层表面形成敏感薄膜,采用标准MEMS工艺制作了一种薄膜型甲烷传感器。采用X射线衍射仪表征了CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒的相组成和微观形貌,利用全自动程序化学吸附仪分析了CeO_2-Co_3O_4纳米晶粒对甲烷的吸附机理。在气体传感器静态测试系统上,测试了甲烷传感器灵敏度、湿度、温度、动态响应、抗干扰和长期稳定性等特性。结果表明:以Ce_30为敏感薄膜的甲烷传感器灵敏度为98.3%,动态响应时间为11 s,恢复时间为8 s。在矿井中连续使用12个月后,灵敏度衰减了8.5%。表明该甲烷传感器可实现矿井中甲烷气体在线检测。 展开更多
关键词 直接沉淀法 纳米晶粒 敏感薄膜 甲烷传感器 灵敏度
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智能甲烷浓度检测仪的设计 被引量:2
13
作者 杨仁弟 张艳丽 《工矿自动化》 2009年第11期69-72,共4页
设计了一种基于语音单片机SPCE061A和非加热半导体气体传感器的智能甲烷浓度检测仪,详细介绍了该仪器的工作原理、硬件结构和软件设计。该仪器有LCD显示和语音播报两种输出模式,直观实用;还可通过软件修正灵敏度,克服了传统检测仪器存... 设计了一种基于语音单片机SPCE061A和非加热半导体气体传感器的智能甲烷浓度检测仪,详细介绍了该仪器的工作原理、硬件结构和软件设计。该仪器有LCD显示和语音播报两种输出模式,直观实用;还可通过软件修正灵敏度,克服了传统检测仪器存在的气体传感器输出与甲烷浓度难以线性化、灵敏度随时间和电源电压下降而降低的缺点,保证了测量的准确性。 展开更多
关键词 矿井 甲烷浓度 检测仪 气体传感器 灵敏度 SPCE061A
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一种利用地球敏感器的星光导航方法 被引量:7
14
作者 杨博 俞雪瑶 苗峻 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1089-1097,共9页
针对直接敏感地平的红外地平仪-星光导航系统精度低的问题,提出通过建立扁率误差补偿函数,研究扁率引起的姿态角测量误差;建立地心矢量的姿态角误差模型,通过修正地球扁率误差来补偿姿态角,对卫星施加姿态偏转指令调整地心矢量偏移。同... 针对直接敏感地平的红外地平仪-星光导航系统精度低的问题,提出通过建立扁率误差补偿函数,研究扁率引起的姿态角测量误差;建立地心矢量的姿态角误差模型,通过修正地球扁率误差来补偿姿态角,对卫星施加姿态偏转指令调整地心矢量偏移。同时基于SODERN地球红外辐射模型,考虑红外辐射强度随纬度和季节的变化建立真实红外辐射曲线,通过滤波算法获得精确的地球切线边缘的量测信息,提高红外地平仪测量精度。仿真结果表明,该方法有效提高了基于红外地平仪的星光导航定位方法的可靠性和精度,导航位置误差能达到500 m左右,较原有系统提高3倍以上。 展开更多
关键词 星光导航 红外地平仪 地球扁率 直接敏感地平 导航精度
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一种新型正反馈式CMOS温度传感器电路设计 被引量:2
15
作者 陈力颖 杨依林 +1 位作者 王浩 张思敏 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期79-83,共5页
为提高温度传感器测量精度以及测量灵敏度,设计了一款正反馈式片上温度传感器。本款温度传感器在PTAT电流源基础上,增加了运算放大器正反馈结构,克服了传统温度传感器输出电压范围较小、精度较低的缺点,对器件由于温度变化产生的微弱信... 为提高温度传感器测量精度以及测量灵敏度,设计了一款正反馈式片上温度传感器。本款温度传感器在PTAT电流源基础上,增加了运算放大器正反馈结构,克服了传统温度传感器输出电压范围较小、精度较低的缺点,对器件由于温度变化产生的微弱信号进行进一步放大,使输出电压范围极大增加,提高了测量精度以及灵敏度,进而对芯片内温度进行精准监测以提高系统可靠性;采用UMC 0.18μm CMOS工艺对电路进行了模拟仿真。结果表明:工作电压为(3.3±0.33)V情况下,在-45~125℃温度范围内,输出电压为0.569~3.273 V,输出电压范围较大且线性度达99.93%,电压-温度响应为15.9 mV/℃,温度测量精度为0.12℃/-0.21℃。 展开更多
关键词 片上温度传感器 CMOS工艺 高精度 高灵敏度 运放正反馈结构
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精密电感测微仪中的数字相敏检波技术 被引量:1
16
作者 洪小丽 黄登红 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2007年第7期104-106,共3页
根据反相采样的原理,将数字相敏检波技术应用于电感测微仪中,提出了具体的实现方法和算法,并给出了相应的软件设计。通过实验结果表明,采用数字反相采样相敏检波法提高了电感测微仪的精度,能在精密和超精密测量应用中使用。
关键词 数字相敏检波 电感测微仪 测量精度
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基于PSD的高精度激光位移传感器设计与分析 被引量:12
17
作者 蔡明知 宋洪侠 +1 位作者 曹铁泽 王晓东 《机电产品开发与创新》 2007年第5期150-152,共3页
介绍了PSD器件的工作原理,对基于三角法测量原理的传感器主要结构参数进行了分析,给出了设计的传感器外形。并设计一种含有多种放大倍数的PSD检测电路,可实现测量中对环境变化的自适应能力。最后分析了影响传感器测量精度的各种因素,并... 介绍了PSD器件的工作原理,对基于三角法测量原理的传感器主要结构参数进行了分析,给出了设计的传感器外形。并设计一种含有多种放大倍数的PSD检测电路,可实现测量中对环境变化的自适应能力。最后分析了影响传感器测量精度的各种因素,并讨论了消除的方法。 展开更多
关键词 高精度位移传感器 位置敏感器件(PSD) 激光三角法 放大电路
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激光位置探测器的角位移测量精度分析 被引量:1
18
作者 孙峰 赵彦昌 +1 位作者 贾洪涛 黄开仁 《光学与光电技术》 2009年第1期29-32,共4页
作为激光光斑位置探测器,象限探测器和位敏探测器被广泛应用于激光光斑跟踪、监控、位置检测和定位等领域。对这两种探测器的角位置测量精度进行了探讨,分析了影响精度的主要噪声源,推导出两者的角位移精度表达式,并通过计算进行了模拟... 作为激光光斑位置探测器,象限探测器和位敏探测器被广泛应用于激光光斑跟踪、监控、位置检测和定位等领域。对这两种探测器的角位置测量精度进行了探讨,分析了影响精度的主要噪声源,推导出两者的角位移精度表达式,并通过计算进行了模拟。结果显示,两者的测量精度决定于信号的信噪比,且随作用距离的增加而降低;象限探测器的角位移测量精度明显高于位敏探测器。在忽略背景光噪声的情况下,象限探测器的精度约为位敏探测器的40倍。 展开更多
关键词 激光位置传感器 象限探测器 位敏探测器 角位移测量精度
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基于梳状滤波器的光纤甲烷传感器的研究
19
作者 李蓉蓉 余震虹 《光通信技术》 北大核心 2015年第3期30-32,共3页
采用基于Sagnac的保偏光子晶体光纤(polarization-maintaining photonic crystal fiber,PM-PCF)滤波器,将宽带光源精确匹配甲烷气体在近红外波段的几个吸收线谱。设计出一个简单合理的多反射气室,使得光源和甲烷气体之间能够充分相互作... 采用基于Sagnac的保偏光子晶体光纤(polarization-maintaining photonic crystal fiber,PM-PCF)滤波器,将宽带光源精确匹配甲烷气体在近红外波段的几个吸收线谱。设计出一个简单合理的多反射气室,使得光源和甲烷气体之间能够充分相互作用,提高了系统的灵敏度。同时,在测量甲烷气体浓度时,加入乙炔气体作为干扰,通过实验验证了该方案能够有效减缓交叉气体的灵敏度。 展开更多
关键词 梳状滤波器 交叉气体灵敏度 光纤传感器 甲烷气体检测 光子晶体光纤
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Co掺杂ZnO纳米结构的合成及其气敏特性 被引量:4
20
作者 王文达 高翻琴 刘建霞 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第3期188-194,共7页
采用水热法合成了不同质量分数Co掺杂ZnO纳米结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌、元素种类和物相结构进行了分析和表征。制备出了基于不同量Co掺杂的ZnO气体传感器,并研究了Co掺杂ZnO气体传感... 采用水热法合成了不同质量分数Co掺杂ZnO纳米结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌、元素种类和物相结构进行了分析和表征。制备出了基于不同量Co掺杂的ZnO气体传感器,并研究了Co掺杂ZnO气体传感器对甲烷的气敏特性。实验结果表明,在最佳工作温度(140℃)下,质量分数2%Co掺杂ZnO气体传感器对体积分数为10-4甲烷气体的最高灵敏度可达3.55,最低检测极限为5×10-8,并且响应时间和恢复时间分别为19和27 s。这表明Co掺杂ZnO气体传感器在实现对低浓度甲烷气敏检测方面具有较好的潜在应用价值。 展开更多
关键词 水热法 Co掺杂ZnO 甲烷气体 传感器 气敏特性 灵敏度
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