声表面波气体传感器阵列信号采集电路设计.pdf

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1、分类号密级UDC注1学位论文声表面波气体传感器阵列信号采集电路设计（题名和副题名）李川（作者姓名）指导教师姓名杜晓松教授（博导）电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称光学工程论文提交日期2012.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位

2、或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月万方数据摘要摘要目前，随着工业的发展，各种各样的有毒、污染气体被随意排放，对人类的健康构成极大的威胁，因此各国都

3、在加紧研究能快速、准确检测出此类气体的气体传感器。相对于传统的半导体气体传感器，声表面波气体传感器具有灵敏度高、尺寸小、功耗低等优点，并成为近年来国内外学者研究的热点之一。声表面波气体传感器在工作过程中，由于涂覆在传感器表面的敏感材料吸附气体，使得声表面波传输路径上的介质性能发生改变，从而使得声表面波传感器的谐振频率随被检测气体浓度发生相应的变化，通过检测电路监测这个频率变化量，即可测得待测气体相对浓度，通过换算即可得到气体的真实浓度。整个过程中，检测电路的电磁兼容性能起到举足轻重的作用，直接关系到传感器的精度，因此，设计出高性能的检测电路是声表面波气体传感器应用的重要前提。本

4、文采用频率检测的方法，基于反馈振荡器的工作原理，通过对振荡电路的开环相位和增益进行检测和调整的方式，首先设计了含射频放大器、声表面波器件、匹配电路单元的振荡电路。再通过选用合适的集成混频器和比较器，加以适当的滤波器，得到最终的检测电路实现方案。接着，设计制作了具有1个参考通道、1个测试通道的2层电路板，并对其稳定性进行了测试，在30分钟内其频率波动小于20Hz，标准方差约为3.92，具有相当高的中期稳定性。在气体敏感特性的测试中，通过将传感器涂覆敏感材料对气体进行了测试，检测电路表现出了优异的性能。在2层电路板的基础上，本文设计制作了具有3个测试通道、3个参考通道的声表面波气体

5、传感器阵列信号采集电路，经过测试，阵列电路的稳定性比单测试通道电路略差，但完全可用于同时对多种气体进行检测，为后续工作中增强传感器选择性、降低误判率、提高灵敏度奠定了基础。关键词：声表面波，气体传感器，阵列电路，振荡电路I万方数据ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofindustry,toxicandpollutinggasesaredisposedrandomlywhichposesagreatthreattohumanhealth,somanycountriesaresteppinguptheirresearchquicklyandaccu

6、ratelyingassensorsthatcandetectsuchgases.Comparedtotraditionalsemiconductorgassensors,surfaceacousticwave(SAW)gassensorshavetheadvantagesofhighsensitivity,smallsize,andlowpowerconsumption,anditbecomesoneofthehotspotsofthedomesticandforeignresearchersinrecentyears.WhenSAWgassensorisworking,th

7、edielectricpropertieswhichthesurfaceacousticwavetransmitsonchangeifthesensitivematerialcoatedonthesensorsurfaceadsorbgases.ThenitmakestheresonantfrequencyoftheSAWsensorchangecorrespondingtothegasconcentration,andifwetakeadetectionofthischangefreque