基于虚拟仪器的气敏材料性能检测系统的研究

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工业化进程给人们的生活环境带来了越来越多的空气污染,这也为气体检测技术提出了更高的要求。气敏传感器是检测有害、有毒气体的重要元件,而气敏材料的气敏特性决定着其检测精度的高低,因此对气敏材料气敏特性的精确测试成为气体环境检测的关键。随着计算机测控技术和软件技术的发展,利用计算机软件搭建起来的虚拟测控仪器,正在逐渐取代传统仪器,在实验室和工业测试领域发挥着越来越重要的作用。LabVIEW做为一款成熟的虚拟仪器平台,包含了丰富的高级数学分析库,在编程方式上更加直观,且含有多种接口可以连接不同设备,有利于搭建整套测试系统。本文提出了一种基于虚拟仪器的气敏材料性能检测系统,系统硬件由数据采集卡和气敏材料测试电路共同构成。介绍了气敏材料的发展和分类,分析了气敏材料的气敏机理,详细描述了气敏材料的主要参数和特性以及影响气敏材料特性的主要因素。硬件部分根据实际测试需求,数据采集卡选用研华公司研发的PCI-1711多功能数据采集卡,并对每种气敏材料搭建单独的测试电路。另外,通过分析系统硬件可能存在的干扰,采取了一定的抗干扰措施。软件部分以LabVIEW为开发平台,通过设置基础参数控制数据采集模块;经过实验对比,数据预处理采用小波软阈值滤波对原始信号进行去噪处理;利用瞬态分析方法对灵敏度曲线进行分析,得到气敏材料的灵敏度、响应时间和恢复时间;利用高斯拟合分析加热电压对气敏特性的影响,得到最佳加热电压;通过在不同气体中灵敏度的比较,分析气体的选择性。对系统进行了硬件误差测试和系统整体测试,测试结果证明系统可以准确的完成检测工作。最后,系统在气体浓度不同、掺入金属、制备工艺不同、加热电压不同以及气体种类不同的情况下分别进行了实际检测,实现了对气敏材料的气敏特性检测任务。
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