MEMS热导甲烷传感器设计与研究
颜培宇
中煤科工集团常州研究院有限公司,江苏常州 213015;天地(常州)自动化股份有限公司,江苏常州 213015
摘要：热导气体传感器在煤矿井下检测高浓甲烷方面有着重要应用.为了解决传统热导气体传感器在功耗以及灵敏度等方面的不足,开发了一种新型MEMS热导甲烷传感器.利用MEMS工艺在硅基底上沉积Pt电阻薄膜作为敏感元件,同时深刻蚀出微型热导池.建立MEMS热导元件热平衡模型,利用COMSOL软件进行热传导和热辐射仿真,分析热传递情况.基于恒温检测方法,对MEMS热导元件进行应用电路开发,设计恒温电路、测温电路、采样电路等.分析环境温度对传感器造成的信号漂移影响,建立温度补偿算法模型.在温湿度箱中标定新设计的热导甲烷传感器,通过拟合曲线得到浓度计算系数和温度补偿系数.经过试验测试表明,该热导甲烷传感器在4％～100％量程范围内测量误差可以达到真值的±10％.
关键词：恒温检测方法MEMS工艺传热仿真热导甲烷传感器温度补偿
分类号：TD712.55(矿山安全与劳动保护)TP212(自动化技术及设备)
资助基金：中国煤炭科工集团有限公司重点资助项目(2021-2-GH003)
论文发表日期：2024-08-12
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 10-15 )
英文信息