半导体气体传感器及其阵列的检测技术研究

摘要

本文探讨了半导体气体传感器及其阵列的检测技术。为研究半导体气体传感器阵列的检测技术，

在本实验室先前工作的基础上，采用单片机控制和上位机软件技术，结合数据采集卡和信号采集

等电路硬件和新型的温湿度传感器，开发了比以前更加灵活稳定的检测系统。该检测系统可以实

现加热电压高低电平的灵活调整，包括信号的幅值和占空比的自由设定，另外，可以通过软件设

置数据的采集、保存、读取、结果分析、实时数据及曲线同时显示等功能。 论文首先介绍了该课

题的背景、研究意义和研究内容，并对气体传感器及其检测系统的研究现状做了阐述。在第二章

中简要介绍了本实验室开发的检测系统的构架，同时给出了气敏元件的原理和多传感器阵列检测

的相关的技术。论文第三章中主要给出了半导体气体传感器阵列检测系统的硬件系统设计与实现。

首先介绍了主要器件的选型、系统控制核心电路设计和A/D转换、数据采集卡的选择等；接着给出

温湿度传感器的接口设计以及显示、继电器的控制电路等。该章最后讨论了影响硬件可靠性的因素

和提高系统可靠性的措施。论文第四章讨论了单片机控制和数据采集软件设计。其中单片机部分包

括控制软件、显示、输入、温湿度变换等部分，PC软件部分给出了数据采集与处理的上位机软件的

构架和流程，并介绍了其应用界面。论文的第五章是实验测试与分析部分，通过对传感器阵列的静

态测试和动态测试，体现了本检测系统的灵活性与先进性。在论文的第六章提出了一些针对半导体

气体传感器的探索性检测技术，并对这些新的检测方法进行了初步的实验研究。最后结合目前的现

状总结了本检测系统的特点，并对半导体气体传感器及其检测技术的发展方向做了展望。 实验结果

表明，本项目开发的半导体气体传感器阵列的检测系统可以对目前常见半导体气体传感器进行有效

的测试。通过方便的输入/输出控制以及上位机软件采集与处理，可以很方便的、持续的对多个传感

器进行监测与选择，稍加改进可以做成适合实际应用的测试仪器，对研究半导体气体传感器的应用

和检测技术的发展有很大的积极作用，实现了预定的目标。

文章简述：

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换芯片，设计讲究，测量精度高，传输速度快，编程简便，且具有USB设备体积小巧，连接方便，无需外

接电源，即插即用，可带点拔插等特有优点，可广泛应用于科学实验，工业测量制领域。（详见第30页）

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