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ppb级高精度红外气体检测技术
红外吸收光谱技术基于捕获物质的红外“指纹”来获得物质成分和含量信息,其核心是红外光谱器件和高效紧凑红外光学系统,主要的应用之一是针对气体的传感检测,如有毒有害气体、温室效应气体以及呼吸气体成分和浓度的检测等。相比传统的单气体成分的检测,同时检测多种气体是降低检测成本的有效途径;相比针对未知气体采用实验室傅里叶红外光谱仪的检测,可以现场检测的微小型化红外光谱仪具有更实用且成本更低的优势。另外, 越来越多的场景需要探测精度达到ppb 或亚ppm 精度的高精度气体检测,如有毒有害痕量气体、呼吸气体肺癌早期诊断、果蔬存储中具有催熟剂作用的微量乙烯气体释放的检测等。 现有红外气体传感技术中,基于激光光源的气体传感器虽然易于达到ppb级的高精度检测,但是激光传感器成本昂贵,而低成本的基于热光源的红外气体传感器虽然成本较低,但是却存在精度低的问题。 为了解决上述的精度和成本痛点问题,本成果掌握了高功率热红外光源、可级联长光程气体吸收池、多通道红外探测器和可调谐红外探测器以及多通道微弱信号数字锁相放大检测等技术,开发一系列探测精度到100ppb 以下的多通道红外气体传感器和演示模组,以及基于可调滤波器的小型化红外光谱仪,展示了集成多组分气体检测和现场未知气体成分的光谱仪检测能力,具有高精度和低成本优势,以及小体积和低功耗特点。 (1)高功率热红外光源:MEMS 热光源芯片阵列与微光学准直阵列集成,实现低发散角的高功率红外源。为实现高精度探测所需要的长光程气体吸收池提供足够的红外光能量。 (2)可级联长光程气体吸收池:高精度气体检测需要米级长光程池。现有长光程气体池主要有怀特池、Herriott 型、Chernin 型以及环形吸收池,配合低发散角的激光光源。但是这些吸收池结构复杂,装配难度高,成本高。自主提出的可级联气体池结构简单,光学效率高,且中心对称,加工和装配成本低。 (3)多通道红外探测器:不同敏感波长的红外探测单元集成在同一衬底上,构成多通道器件,可共用一个气体池和光源,节省器件,降低了成本,同时节省了体积和功耗。 (4)可调谐滤波器:采用电调FP 腔和单探测器可以动态选择透射波长进行探测。具有在一定波段内连续扫描实现红外光谱仪的功能,也可以随机定位某个特定波长探测,灵活性强。除了用于已知气体成分的浓度检测,还可用于对含有未知气体种类的应用场景进行气体检测。另外,大口径的压电驱动可调滤波器可用于电力开关柜SF6气体泄露、天然气管道气体泄露以及农作物长势和病虫害监测等场合的红外光谱成像检测。 (5)微小型红外光谱仪:红外光谱仪是在一个较宽的红外波段进行扫描以获取物质的光谱信息,借此探知物质的未知成分。传统的红外光谱仪体积大,主要在实验室使用。本技术采用FP 腔可调滤波器具有体积小结构稳定的特点,易于实现现场检测。 图1 四通道滤波聚焦单元、光学/探测器集成结构以及红外光谱探测器 图2  长光程气体池(平均光程>1米) 图3 可调光谱探测器-PZT压电陶瓷驱动FP腔可调滤波器及可调光谱 图4 红外气体传感器模组 【技术优势】 (1)基于表面微纳结构的窄带滤光片/微透镜阵列技术:实现覆盖中波和长波红外的宽波段滤光/聚焦结构,具有低成本制造优势。 (2)多通道红外探测器集成芯片技术:多通道滤波/聚焦阵列结构与红外探测单元阵列集成,实现多波长光谱探测芯片,具有低成本和小体积优势。 (3)可级联长光程池技术:适合热光源的米级光程气体吸收,实现低成本ppb 级红外气体探测。相比高精度的激光气体传感器,具有成本优势。
华中科技大学 2023-03-14
一种主动控制气体轴承姿态的装置
本发明公开了一种主动控制气体轴承姿态的装置,该装置包括随动气体轴承和主动气体轴承,二者上下相对安装,两个气体轴承通过压缩弹簧隔开并预紧,压缩弹簧的两端分别通过球形关节与两个气体轴承连接;两个气体轴承的四个角上均装有上、下位置相对的圆柱,各圆柱均为磁性材料,随动气体轴承上的四个圆柱上均绕有线圈。该装置通过改变线圈的通电电流大小来改变各对圆柱间的吸力大小,从而可以灵活调整主动轴承的姿态,以适应不同工况的要求。
华中科技大学 2021-04-14
全焊接双波纹板式气体换热器成套技术
焊接双波纹板式气体换热器主要应用于废气的余热回收以达到节能减排的目的。该技术利用常州大学专利技术,利用摸具液压使0.6~1.0mm的板材成形,经翻边、焊接组装完成,由于是焊接,适用温度可达550度,如果采用更好的材料,适用温度可达到900度。
常州大学 2021-04-14
聚合物气体辅助挤出成型工艺及装置
项目研究内容及用途: 本项目采用一种气体辅助挤出成型技术,其技 术关键是通过气体辅助控制系统精确控制气体压力, 采用气体辅助挤出口 模使聚合物挤出时在口模内壁形成一层稳定的气垫膜层, 从而实现挤出由 非滑移粘着剪切口模挤出机理转化为完全滑移非粘着剪切口模挤出机理, 将口模壁面对挤出熔体的阻力降到最低限,从而达到减小挤出胀大、降低 口模压降和制品内应力、提高制品表面和内在质量的目的。聚合物气体辅
南昌大学 2021-04-14
新型惰性气体保护高温加热炉
研发阶段/n内容简介:该惰性气体保护炉结构特点是:加热处理室采用工作台与盖子可同时上升或下降的结构,上升下降式机构设置在底部,热处理室盖子与工作台以圆锥表面相配合,盖子与工作台之间留有一段间隙,它们之间的磨损,不影响它们的配合,保证配合紧密,工作时热处理室盖子通过上升机构紧压在炉顶,更增加配合紧密性.因此是同类密封式热处理炉子中最为理想的结构.本产品获得一项专利,专利号:ZL200420076090.4。
湖北工业大学 2021-01-12
高灵敏度可穿戴气体传感器
北工业大学杨丽副研究员与宾州州立大学程寰宇(Huanyu Cheng)助理教授,利用激光直写技术,成功研制出具有自加热功能的激光诱导石墨烯柔性气体传感平台。该技术使用激光图案化的类似石墨烯的高度多孔纳米材料作为电极,以较具代表性的纳米材料(还原氧化石墨烯、二硫化钼或者两者的组合;氧化锌和氧化铜组成的金属氧化物复合材料)作为气体敏感材料,监测气体、生物分子和化学物质。该平台由多个传感器阵列组成,每个传感单元由LIG细线传感区域和Ag/LIG的蛇形连接区域组成。在连接区域创建银涂层的蛇形线条,通过向银涂层施加电流,气体感应区域由于电阻的逐渐增大而局部加热,从而实现自加热功能,替代了大多数可穿戴传感器的插指电极和额外的加热器,显著降低了加工的复杂度和设备能耗。此外,蛇形线条的设计可以使传感器像弹簧一样拉伸,以适应身体的不同弯曲变化,实现了可穿戴性。该平台在自加热升温条件下,可以实现对NO2气体的高选择性、超低浓度的快速响应和恢复,检测限可以达到1.2ppb。该成果以题为“Novel gas sensing platform based on a stretchable laser-induced graphene pattern with self-heating capabilities” 最近发表在《Journal of Materials Chemistry A》期刊上,并作为back cover 进行highlight 发表。
河北工业大学 2021-04-11
不锈钢表面超饱和气体渗碳技术
大幅度提高奥氏体不锈钢表面硬度(1000HV以上),抗磨损性能,抗疲劳性能,抗应力腐蚀开裂性能,抗点蚀性能。
南京工业大学 2021-01-12
一种基于物联网的安防报警监控系统
本实用新型提供了一种基于物联网的安防报警监控系统,其中所述烟雾传感器感测到烟雾后发送报警信号至所述中央控制器,所述中央控制器控制烟雾传感器对应的图像传感器打开,所述图像传感器将获取的图像信号通过所述ZigBee通信单元发送至所述中央控制器,同时通过所述4G通信单元将图像信号发送至智能手机,所述中央控制器通过显示屏显示所述图像信号并发送报警信号至所述报警单元执行报警;所述智能手机、中央控制器分别通过4G网络、ZigBee通信单元打开所述消防灯。本实用新型通过通过ZigBee通信单元实现系统的现场监控,
安徽建筑大学 2021-01-12
一种具备火灾报警功能的老年护理机器人
本实用新型公开了一种具备火灾报警功能的老年护理机器人,包括由上层板、中层板和底层板组成 的壳体,所述底层板下方设有四个用于行走的轮子,所述底层板上方设有分别驱动相应轮子的直流电机、 以及两个电机驱动器;中层板上设有 WiFi 芯片、单片机、GSM 芯片和锂电池组,上层板上设有火焰传 感器、一氧化碳传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、高清摄像头、以及蜂鸣器;老年护理机器人采用 四轮驱动方式运动,火灾信息采集模块将环境信息传递给单片机,单片机根据四种传感器的信息进行综 合判断,确认出现火情后,经由蜂鸣器报警,报警信息可以发送至指定手机。火灾探测传感器种类多, 识别精度高,疑似火情经由人工判断,防止误报漏报现象。 
武汉大学 2021-04-13
一种自吸散热型火灾报警探测器
本实用新型公开一种自吸散热型火灾报警探测器,包括探测器底座、探测器外壳,探测器外壳包括底部散热壳、连接外壳、电子元件腔壳、自吸壳、旋转风机壳、顶部散热壳;所述底部散热壳与连接外壳通过螺纹可拆卸连接,所述连接外壳、电子元件腔壳、自吸壳、旋转风机壳一体成型;顶部散热壳的外壁设有第一烟雾传感器;所述旋转风机壳内对称设置有两个旋转风机,旋转风机通过联轴器与伺服电机连接;电子元件腔壳内设有单片机、第二烟雾传感器,第一烟雾传感器、第二烟雾传感器、伺服电机均与单片机电连接。该火灾报警探测器采用负压自
安徽建筑大学 2021-01-12
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