聲表面波氣體傳感器陣列信號采集電路設(shè)計.pdf

1、目前，隨著工業(yè)的發(fā)展，各種各樣的有毒、污染氣體被隨意排放，對人類的健康構(gòu)成極大的威脅，因此各國都在加緊研究能快速、準(zhǔn)確檢測出此類氣體的氣體傳感器。相對于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體氣體傳感器，聲表面波氣體傳感器具有靈敏度高、尺寸小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，并成為近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。
　　聲表面波氣體傳感器在工作過程中，由于涂覆在傳感器表面的敏感材料吸附氣體，使得聲表面波傳輸路徑上的介質(zhì)性能發(fā)生改變，從而使得聲表面波傳感器的諧振頻率隨被檢測氣體濃

2、度發(fā)生相應(yīng)的變化，通過檢測電路監(jiān)測這個頻率變化量，即可測得待測氣體相對濃度，通過換算即可得到氣體的真實(shí)濃度。整個過程中，檢測電路的電磁兼容性能起到舉足輕重的作用，直接關(guān)系到傳感器的精度，因此，設(shè)計出高性能的檢測電路是聲表面波氣體傳感器應(yīng)用的重要前提。
　　本文采用頻率檢測的方法，基于反饋振蕩器的工作原理，通過對振蕩電路的開環(huán)相位和增益進(jìn)行檢測和調(diào)整的方式，首先設(shè)計了含射頻放大器、聲表面波器件、匹配電路單元的振蕩電路。再通過選用合適

3、的集成混頻器和比較器，加以適當(dāng)?shù)臑V波器，得到最終的檢測電路實(shí)現(xiàn)方案。接著，設(shè)計制作了具有1個參考通道、1個測試通道的2層電路板，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行了測試，在30分鐘內(nèi)其頻率波動小于20Hz，標(biāo)準(zhǔn)方差約為3.92，具有相當(dāng)高的中期穩(wěn)定性。在氣體敏感特性的測試中，通過將傳感器涂覆敏感材料對氣體進(jìn)行了測試，檢測電路表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
　　在2層電路板的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計制作了具有3個測試通道、3個參考通道的聲表面波氣體傳感器陣列信號采集電