第一篇:关于太阳能技术原理及应用的讲座的心得[大全]
关于《太阳能电池原理及应用》讲座的心得
上周三,学院组织了一次由罗教授主讲的关于太阳能电池的讲座,我早对太阳能电池的原理及应用有很大的兴趣,所以这次我毫不犹豫的参加了这次讲座,并有幸坐在了前排聆听罗教授的教诲。罗教授向我们介绍了太阳能电池的原理,分类和发展历程,让我们受益匪浅,同时也使我对太阳能电池技术产生了浓厚的兴趣。
将太阳能转换成电能的原理,也就是我们常说的光伏效应,早在1830年就被科学家发现了,但是将太阳能技术用于民间,还要说到上世纪70年代的能源危机,当时中东战争爆发,中东的各石油出口国纷纷限制石油出口,这对高度依赖石油的现代社会来说是致命的,所以这一事件的发生也让各国有远见的人们开始注意到新能源的开发和利用。
所谓的新能源就是指风能,太阳能,潮汐能,地热能,氢能等无污染的能源形式,而其中最有发展潜力的就是太阳能,因为太阳能是地球上所有能源的初始形式,一小时地球接受的太阳能足够整个世界使用一年,所以如果人类能够充分利用好太阳能,那么就等于拥有了一个取之不尽用之不竭的能源宝库,所谓的能源危机也就不复存在了。
在讲座中,罗教授向我们展示了科学家预测的未来世界能源利用情况,图表显示到2050年人类将面临最大的一次能源危机,而之后太阳能将占到人类能源使用分布的大多数,这也从另一方面说明了太阳能电池技术的广阔前景。目前,美国,日本,以德国为首的欧洲诸国都在积极发展太阳能技术,其中兴建的高效能太阳能发电站就有好几十座,所幸的是,由于国家对于新能源开发与利用技术的大力支持,中国的太阳能发电技术在世界上处于领先位置,包括无锡尚德在内的许多中国太阳能电池生产企业都在世界范围内拥有了良好的口碑和稳定的用户群。
许多人认为太阳能技术距离我们很遥远,其实太阳能技术就在我们身边。从计算器上的小太阳能发电板,到路边的太阳能路灯,再到本次世博会中用到的太阳能汽车,太阳能技术无处不在。罗教授还向我们展示了未来太阳能技术是如何与我们的生活融为一体的,屋顶的太阳能电池可以在日光强烈的时候把电能存储起来供晚上照明使用,玻璃中间可以嵌入太阳能发电膜,既可以阻止热量进入室内,又可以发电供室内照明使用。而当我看到这些诱人的未来图景的时候,我也希望自己能够投身到太阳能技术的开发前沿,为人类造福,为保护地球的生态环境造福。
这次讲座让我学到很多知识,而罗教授个人幽默风趣的演讲风格也给我留下了深刻的印象,他拥有一颗年轻的心。这就好像我们年轻的太阳能产业一样,作为一项朝阳产业,它将吸引无数有志青年投身其中,为保护地球生态环境和人类的进步做贡献。
第二篇:太阳能应用
浅析太阳能在建筑上利用
摘要:能源危机成为地区政治动荡和战争根源之一,化石能源的有效性、不可再生性及对环境的危害性越来越突出,人类面临着巨大的挑战和威胁,而建筑业是诸行业中的能源大户。为使人类社会得以可持续发展,必须需求新的能源。因此,太阳能应用于建筑中的采暖及生活热水是人类赖以生存和保证社会可持续发展的能源。太阳能热水系统技术成熟、应用广泛、积极推广和使用新能源和可再生能源,对减少化石能源大气带来的污染,保护生态环境有着重大意义。关键字:太阳能 利用 建筑 意义 1.太阳能的简述
太阳能一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。1.1太阳能的优点
(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且无须开采和运输。
(2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。
(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
(4)长久:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
2.太阳能在建筑上的应用 2.1建筑的利用
太阳能产品通过近几年的发展,其应用领域在不断扩大.建筑的使用功能与太阳能产品的利用有机的结合在一起,形成了一批有特色的太阳能功能性建筑。
(1)太阳能热水
太阳能热水主要是通过太阳能热水器将太阳的辐射能转化为可直接利用的热能,对建筑进行生活热水的供给。太阳能产品具有运行费用低、环保节能、提升建筑品位等突出优点,除了在建筑屋顶安装太阳能外,还可以利用建筑物的南立面,作为安装集热器的有利位置,从而充分利用建筑外表面,安装更多的太阳能热水器,以提供不同使用群体对热水的需求。
(2)太阳能光伏发电
太阳能光伏发电是根据光生伏打效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电一般应用在三个方面:一是太阳能日用电子产品;二是为无电场合提供电源;三是并网发电。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。
(3)太阳能制冷
用太阳能进行制冷有两种方法,一是先实现光一电转换,再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换,以太阳能产生的热能为空调机组进行制冷。前者系统比较简单,但以目前的价格计算,其造价约为后者的3~4 倍。而后者与光一热转换直接利用不同,太阳能制冷空调是一个光一热一冷的转换过程,实际上是太阳能的间接利用。它不象太阳能热水、干燥等低温直接利用那样容易实现,在技术上比较复杂,一般为采用溴化锂制冷机组,利用太阳能提供的热能驱动机组进行制冷,太阳能制冷机组COP 为0.7~1.3。
(4)太阳能采暖
太阳能采暖技术即利用太阳能产生的热能提供建筑所需的热负荷,该技术一般采用太阳能与地板辐射或吊顶辐射采暖结合的方式进行供暖。太阳能采暖与常规能源采暖相比,前者初投资较高,但日常运行费用低,一般3~5 年可收回成本。
(5)太阳能遮阳 在夏热冬冷地区,遮阳对降低建筑能耗,提高室内居住舒适性有显著的效果。而太阳能产品作为洁能源应用的典范,在建筑节能、建筑外遮阳等领域中的应用,无疑有着举足轻重的作用。太阳能产品作为一种有效的绿色节能产品,主要功能是为建筑提供能源,以能源产品和遮阳产品结合,成为建筑的构件,应该是建筑节能的一个重要的发展方向。
(6)太阳能通风
在太阳能建筑中,春秋季为了平衡太阳能的利用,采用太阳能烟囱拔风,加强室内通风。太阳能烟囱即利用太阳能产品提供的热量加热安装在烟囱内盘管中的水,通过热传递,使烟囱内温度升高。利用热空气上升的原理,使烟囱内空气向上流动,达到室内强制通风,来调节室内气候。2.2太阳能的意义
(1)太阳能作为清洁环保的可再生能源,已经被广泛应用于民用建筑当中,研究表明,在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此,我国在大部分地区的建筑物中推广应用太阳能热利用技术已具备了良好的条件,特别是对电力紧缺地区具有一定的经济效益和社会效益,太阳能广泛应用于建筑物采暖不但节省大量的石化能源,而且减少了对不可再生能源的消耗。
(2)经济上,民用建筑采暖的迅速发展,导致了居民生活用电量迅速增加,由于我国电力系统本身特点(火力发电占绝大部分),调解性能较差,且已经存在着很大的高峰低谷负荷差异,随着我国居民住宅采暖的发展,虽然其耗电量不大,但却进一步加大了这种峰谷差异,使得电力系统的发展越来越不平衡,高峰负荷日益增加。因此这样会造成巨大的能源消耗和严重污染,太阳能采暖将会给个人,国家都带来巨大的经济效益。
(3)提高人民生活质量:随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的逐步提高,人们对生活舒适度的追求越来越强烈,尤其是偏远的农村地区,能源短缺,太阳能在民用建筑采暖和热水供应,有效地减少了能源短缺的现状,提高人们的生活舒适度,改善居住条件及周边环境。3.总结
太阳能作为一种新型能源已经进入到了我们的生活的各个方面,以其环保、节能、高利用率为大众所广泛使用。太阳能与建筑结合问题是多科学,多层面参与和合作的综合性事业,应根据不同的类型,技术要求,使用目的以及不同地理纬度和气候特点,建筑类型等,对建筑的造型,平面布局和功能等进行综合考虑。只有这样才能使太阳能设备的设计和利用与建筑的使用达到完美的统一,推动太阳能在建筑上的运用。参考文献:
[1]赵玉文.21世纪我国太阳能利用发展趋势[J].中国电力, 2000,(09).[2]宋力昕,章俞之.太阳能利用及太阳能新材料发展状况[A].21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C], 2003.[3]刘慧芬,史占中.我国发展太阳能产业政策刍议[J].科学技术与工程, 2008,(22).[4]胡润青.太阳能技术与激励政策[J].建设科技, 2008,(18).[5]沃野.我国太阳能产业现状分析及政策建议[J].当代经济(下半月), 2008,(04).[6]缪仁杰,李淑兰.2007,(05).太阳能利用现状与发展前景[J].应用能源技术,
第三篇:2015年BIM技术应用研讨讲座心得
BIM技术应用研讨讲座心得
我很幸运被公司派去参加BIM技术应用研讨讲座,虽然只有两天,但是我感觉收获颇丰。
刚开始,BIM对我来说是一个陌生的词汇,得到去济南培训的消息后网上查了一下BIM才知道BIM是怎么回事。我以前也用过建筑类的软件,如:CAD、3DMAX、Vray、天正等,这些软件中设计出的建筑同样也是一种数据化的建筑。所以我就不清楚这次BIM研讨讲座培训的意义何在。
直到我真正接触到这次BIM技术应用研讨讲座之后,了解到它功能强大性令人叹服。我感到这必然是建筑业软件发展的大趋势。在不久的将来BIM类的软件必将代替CAD、3DMAX、Vray、广联达等现在建筑业常用的软件。
这次的BIM技术应用研讨讲座时间安排很紧,仅有两天的时间,首先由中建协绿色施工分会常务副秘书长赵静,她给我们讲解了BIM技术对中国建筑业的应用及影响,她形象的引用了一位老和尚的话语:见山是山,见水是水,见山不是山,见水不是水,见山还是山,见水还是水,这就话的含义正映射了现阶段国内BIM技术的发展应用现状,在国内所用BIM团队对BIM的认知程度及创造的成果价值表贬不一,BIM技术在欧美发达国家建筑业的应用已经比较普及,但在我国建筑行业仅限于一些大型设计院在开展应用。因此可以这样说BIM在我国还处于初期阶段。中建八局第一建设有限公司BIM负责人李蕾给我们讲解了BIM的基本概念,BIM最早起源于美国,国内常见的叫法是,建筑信息模型。建筑信息模型的研究对象是建筑物,它是一种提高管理效率的技术。BIM建筑信息模型是对建筑物实体与功能特性的数字表达形式,它通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建设项目的各参与方可以通过模型在项目全生命周期中获取各自所需的管理信息并且可以更新、插入、提取、共享项目各项数据,从而实现协同管理,提高项目管理的效率。简单地说,BIM就是工程项目管理中使用的一种信息化管理技术。
通过讲师们的讲解我对BIM,尤其是BIM在设计与施工中的应用有很多的感悟,在此总结一下,它不仅仅能做建筑设计,还能够用来做建模设计,暖通,管线设计甚至室内设计也可以用到。这个软件通俗的说就是将建筑业以前用到的CAD、3D MAX、Very、广联达等软件结合到了一个软件中。
在这个软件中,每一个建筑中的部件都有实际的信息。举例说明一下,假如一根建构砼柱子,在以前用的建筑软件表达中CAD建筑施工图中的表达是两条线。因为我们在CAD中看到的平面图视角是一个线形式。但这个柱子里的钢筋排布是怎样的我们看不到,需要再结构施工图中查询。而且如果想看这个柱子的三维效果图,必须到建模软件中绘制。但在BIM中我们就能够通过动画视图,轻松看到这个砼柱子的任何信息,轻松算出这个砼柱子需要多少钢筋,多少混凝土,这就是BIM的强大优势。
这次学习感觉自己收获还是很大的,也开阔了自己的眼界,可以说是学到了一种新的思维。
BIM将会是未来建筑业软件发展的最大趋势,对这个刚刚打开中国市场的东西来说,它的发展趋势也将势不可挡。
第四篇:PCR技术原理及心得.
PCR技术原理与心得体会
PCR产物的电泳检测时间一般为48h以内,有些最好于当日电泳检测,大于48h 后带型不规则甚致消失。
一.假阴性,不出现扩增条带
PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性,③酶的质量及活性 ④PCR循环条件。寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。
模板:①模板中含有杂蛋白质,②模板中含有Taq酶抑制剂,③模板中蛋白质没有消化除净,特别是染色体中的组蛋白,④在提取制备模板时丢失过多,或吸入酚。⑤模板核酸变性不彻底。在酶和引物质量好时,不出现扩增带,极有可能是标本的消化处理,模板核酸提取过程出了毛病,因而要配制有效而稳定的消化处理液,其程序亦应固定不宜随意更改。
酶失活:需更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而导致假阴性。需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭。
引物:引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称,是PCR失败或扩增条带不理想、容易弥散的常见原因。有些批号的引物合成质量有问题,两条引物一条浓度高,一条浓度低,造成低效率的不对称扩增,对策为:①选定一个好的引物合成单位。②引物的浓度不仅要看OD值,更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳,一定要有引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致,如一条引物有条带,一条引物无条带,此时做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决。如一条引物亮度高,一条亮度低,在稀释引物时要平衡其浓度。③引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融或长期放冰箱冷藏部分,导致引物变质降解失效。④引物设计不合理,如引物长度不够,引物之间形成二聚体等。
Mg2+浓度:Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大,浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
反应体积的改变:通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。或100ul,应用多大体积进行PCR扩增,是根据科研和临床检测不同目的而设定,在做小体积如20ul后,再做大体积时,一定要模索条件,否则容易失败。
物理原因:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。有时还有必要用标准的温度计,检测一下扩增仪或水溶锅内的变性、退火和延伸温度,这也是PCR失败的原因之一。
靶序列变异:如靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。
二.假阳性,出现非特异性扩增带 1.假阳性
出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR 扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。靶序列太短或引物太短,容易出现假阳性。需重新设计引物。
靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交叉污染,导致假阳性。这种假阳性可用以下方法解决:①操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。②除酶及不能耐高温的物质外,所有试剂或器材均应高压消毒。所用离心管及样进枪头等均应一次性使用。③必要时,在加标本前,反应管和试剂用紫外线照射,以破坏存在的核酸。二是空气中的小片
段核酸污染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。可互相拼接,与引物互补后,可扩增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。
2.出现非特异性扩增带
PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR 循环次数过多有关。其次是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。其对策有:①必要时重新设计引物。②减低酶量或调换另一来源的酶。③降低引物量,适当增加模板量,减少循环次数。④适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性,65℃左右退火与延伸。
3.出现片状拖带或涂抹带
PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。其原因往往由于酶量过多或酶的质量差,dNTP浓度过高,Mg2+浓度过高,退火温度过低,循环次数过多引起。其对策有:①减少酶量,或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度。③适当降低Mg2+浓度。④增加模板量,减少循环次数。
三.PCR污染与对策
PCR反应的最大特点是具有较大扩增能力与极高的灵敏性,但令人头痛 的问题是易污染,极其微量的污染即可造成假阳性的产生。污染原因
(一标本间交叉污染:标本污染主要有收集标本的容器被污染,或标本放置时,由于密封不严溢于容器外,或容器外粘有标本而造成相互间交叉污染;标本核酸模板在提取过程中,由于吸样枪污染导致标本间污染;有些微生物标本尤其是病毒可随气溶胶或形成气溶胶而扩散,导致彼此间的污染。
(二PCR试剂的污染:主要是由于在PCR试剂配制过程中,由于加样枪、容器、双蒸水及其它溶液被PCR核酸模板污染.(三PCR扩增产物污染:这是PCR反应中最主要最常见的污染问题,因为PCR产物拷贝量 大(一般为1013拷贝/ml,远远高于PCR检测数个拷贝的极限,所以极微量的PCR产物 污染,就可造成假阳就可形成假阳性。
还有一种容易忽视,最可能造成PCR产物污染的形式是气溶胶污染;在空气与液体面摩擦时就可形成气溶胶,在操作时比较剧烈地摇动反应管,开盖时、吸样时及污染进样枪的反复吸样都可形成气溶胶而污染.据计算一个气溶胶颗粒可含48000拷贝,因而由 其造成的污染是一个值得特别重视的问题.(四实验室中克隆质粒的污染:在分子生物学实验室及某些用克隆质粒做阳性对照的检验室,这个问题也比较常见。因为克隆质粒在单位容积内含量相当高,另外在纯化过程中需用较多的用具及试剂,而且在活细胞内的质粒,由于活细胞的生长繁殖的简便性及具有很强的生命力,其污染可能性也很大。污染的监测
一个好的实验室,要时刻注意污染的监测,考虑有无污染是什么原因造成的污染,以便采取措施,防止和消除污染。
四.对照试验
1.阳性对照:在建立PCR反应实验室及一般的检验单位都应设有PCR阳性对照,它是PCR反应是否成功、产物条带位置及大小是否合乎理论要求的一个重要的参考标志。阳性对照要选择扩增度中等、重复性好,经各种鉴定是该产物的标本,如以重组质粒为阳性对照,其含量宜低不宜高(100个拷贝以下,但阳性对照尤其是重组质粒及高浓度阳性标本,其对检测或扩增样品污染的可能性很大。因而当某一PCR试剂经自己使用稳定,检验人员心中有数时,在以后的实验中可免设阳性对照。
2.阴性对照:每次PCR实验务必做阴性对照。它包括①标本对照:被检的标本是血清就用鉴定后的正常血清作对照;被检的标本是组织细胞就用相应的组织细胞作对照。②试剂对照:在PCR试剂中不加模板DNA或RNA,进行PCR扩增,以监测试剂是否污染。
3.重复性试验
4.选择不同区域的引物进行PCR扩增 五.防止污染的方法
(一合理分隔实验室:将样品的处理、配制PCR反应液、PCR循环扩增及PCR产物的鉴定等步骤分区或分室进行,特别注意样本处理及PCR产物的鉴定应与其它步骤严格分开。最好能划分①标本处理区;②PCR反应液制备区;③PCR循环扩增区;④PCR产物鉴定区。其实验用品及吸样枪应专用,实验前应将实验室用紫外线消毒以破坏残留的DNA或RNA。
(二吸样枪:吸样枪污染是一个值得注意的问题。由于操作时不慎将样品或模板核酸吸入枪内或粘上枪头是一个严重的污染源,因而加样或吸取模板
核酸时要十分小心,吸样要慢,吸样时尽量一次性完成,忌多次抽吸,以免 交叉污染或产生气溶胶污染。(三预混和分装 PCR 试剂:所有的 PCR 试剂都应小量分装,如有可能,PCR 反应液应预先配制好,然后小量分装,-20℃保存。以减少重复加样次数,避免污染机会。另外,PCR 试剂,PCR 反应液应与样品及 PCR 产物分开保存,不应放于同一冰盒或同一冰箱。(四防止操作人员污染,使用一次性手套、吸头、小离心管应一次性使 用。(五设立适当的阳性对照和阴性对照,阳性对照以能出现扩增条带的最 低量的标准病原体核酸为宜,并注意交叉污染的可能性,每次反应都应有一 管不加模板的试剂对照及相应不含有被扩增核酸的样品作阴性对照。(六减少 PCR 循环次数,只要 PCR 产物达到检测水平就适可而止。(七选择质量好的 Eppendorf 管,以避免样本外溢及外来核酸的进入,打开离心管前应先离心,将管壁及管盖上的液体甩至管底部。开管动作要轻,以防管内液体溅出。呵呵 其实 DNA(或 RNA)的提取方法及 DNA 的质量也很关键 例如:SDS 法和 CTAB 法提取的 DNA 与 RNA 的 PCR 结果有很大的差异的。呵呵。
第五篇:最佳答案电化学传感器技术及原理应用
最佳答案电化学传感器技术及原理应用
基本原理
化学传感器主要由两部分组成:识别系统;传导或转换系统。
识别系统反待测物的某一化学参数(常常是浓度)与传导系统连结起来。它主要具有两种功能:选择性地与待测物发生作用,反所测得的化学参数转化成传导系统可以产生响应的信号。分子识别系统是决定整个化学传感器的关键因素。因此,化学传感器研究的主要问题就是分子识别系统的选择以及如何反分子识别系统与合适的传导系统相连续。化学传感器的传导系统接受识别系统响应信号,并通过电极、光纤或质量敏感元件将响应信号以电压、电流或光强度等的变化形式,传送到电子系统进行放大或进行转换输出,最终使识别系统的响应信号转变为人们所能用作分析的信号,检测出样品中待测物的量。
化学传感器在环境与卫生监测中的应用
(一)空气检验
1、湿度传感器 湿度是空气环境的一个重要指标,空气的湿度与人体蒸发热之间有着密切关系,高温高湿时,由于人体水分蒸发困难而感到闷热,低温高湿时,人体散热过程剧烈,容易引起感冒和冻伤。人体最适宜的气温是18~22℃,相对湿度为35%~65%RH。
在环境与卫生监测中,常用于湿球温湿度计、手摇湿温度计和通风湿温度计等仪器测定空气湿度。近年来,大量文献报道用传感器测定空气湿度。用于测定相对湿度的涂覆压电石英晶体用传感器,通过光刻和化学蚀刻技术制成小型石英夺电晶体,在AT切割的10MHZ石英晶体上涂有4种物质,对湿度具有较高的质量敏感性.该晶体是振荡电路中的共振器,其频率随质量变化,选择适当涂层,该传感器可用于测定不同气体的相对湿度.该传感器的灵敏度、响应线性、响应时间、选择性、滞后现象和使用寿命等孝怪癖于涂层化学物质的性质。1986年,德国ErbenUwe[提出了一种测定湿度用的传感器,并获得专利。该传感器采用以硅为基体的金属-绝缘体-半导体(MIS)型结构。在MIS型结构中涂有二氧化硅和敏湿层,敏湿层的材料包含有金属氧化物、氧化物以及低极性组分的聚合物。敏湿材料的吸水量与每湿材料的相对介电常数的变化有关,该传感器可用准表态和支态两种方法进行测定,不过前者比后者更为方便省力,在空气调节系统、建筑工地和日常生活环境中都能监测、控制和调节湿度。
我国科技工作者采用最新研制的氧化钽薄膜湿敏电容,推出一种稳定性好,调节十分方便的通用湿度控制器。这种传感器可用于恒湿箱、计算机房、防湿机等许多场合的空气湿度监测,是一种性能价格比很高的通用型湿度传感器,有人利用磷酸盐涂膜的感湿性研制出性能十分可靠的湿度传感器。它的主要电极为不锈钢线材,直径0.4~1.0mm,表层涂有磷酸薄膜,在膜上再旋绕一层镀金丝作为主电极的对置电极,两电极间仅仅相隔一层20~50um厚的涂膜,距离大大小于一般的湿度传感器,响应速度得到提高,改变磷酸盐涂膜,又能制成特性不同的多种感湿元件。传感器工作期间,由于磷酸盐涂膜表面吸附水分而产生的离子在电极间来回运动,致使传导发生变化,从而显示感湿性。若对传感器元件加以交流负荷,则可借检测阻抗的变化测定出空气湿度。该传感器何种小,可封闭在注射器针关内,利用针尖可插入狭窄的被测处,使用方便,检测迅速,还可用于露点测定。
现在日本制造销售湿度传感器及湿度测量控制仪器的公司已超过30家。温度传感器数量大,品种多,使用的感湿材料有电解质陶瓷和有机高分子膜等,范围甚广,大部分检测精度高,结构简单,具有超小型化和集成化的特点。
2、氧化氮传感器 氧化氮是氮的各种氧化物所组成的气体混合物的总称,常以NOX表示。在氧化氮中,不同形式的氧化氮化学稳定性不同,空气中常风的是化学性质相对稳定的一氧化氮和二氧化氮,它们在卫生学上的意义显得较其它形式氧化氮更为重要。在环境分析中,氧化氮一般指一氧化氮二氧化氮。
我国监测氧化氮的标准方法是盐酸萘乙二胺比色法,方法灵敏度为0.25ug/5ml,方法转换系数受吸收液组成、二氧化氮浓度、采气速度、吸收管结构、共存离子及温度等多种因素的影响,目前沿末完全统一。传感器测定是近年发慌起来的新方法。
文献报道,用交指型栅极电极场效应晶体管的微电子集成电路与化学活性电子束蒸镀酞花青铜薄膜相结合,获得了新型气体敏感微传感器,可选择性检测mg/m3级二氧化氮和二惜内基甲基膦酸盐(DIMP)。它利用电压脉冲激发传感器,测量时域和频域响应,测定的峰形与归一化差分傅立叶变换频谱有关,能清晰地区分二氧化氮和DIMP的响应,每个峰面积可以相应地反应出传感器对特定气体浓度的灵敏度,科技人员研究了工作频率600MHZ的高频表面声波(SAW)气敏装置。该装置包括三个分离的SAW延迟线,它们是振荡电路的频率测定元件,在其表面涂了一层有机膜,作为气体吸附剂,该膜为1~15nm厚酞花青铅膜或由可溶酞花青铁衍生物组成的LB(Langmuir-Blodgett)膜。在吸附过程中,薄膜质量增加,引起表面波速的降低,随即引起振荡频率的降低,达到测定二氧化氮浓度的目的。
锡在高于熔点的温度下沉积,而镉在室温下沉积,利用加热蒸镀新方法可制得掺有1%~6%镉的二氧化锡薄膜。在520℃下缓慢氧化该膜,便形成了二氧化锡和氧化镉的多晶体,薄膜表面对低浓度氧化氮和二氧化氮有吸附。在300℃条件下,该膜对10g/m3的一氧化氮和二氧化氮具有最高灵敏度,按电导率相对变化百分比计,其值分别为10000%和400%,相同条件下,对空气中0.01%的一氧化碳、甲烷、丁烷和氢气的灵敏度都在300%以下,这种基于掺镉二氧化锡薄膜组成的传感器,对氧化氮和二氧化氮的测定不仅灵敏度高,而且具有很好的选择性。半导体本花青膜的电导率对电子受体气体具有极佳的灵敏度,这一特点给人们提供了制造廉价、低能耗、体积小的二氧化氮传感器系统的理论基础。但是,这种膜用于传感器也有一缺点,如响应慢,在潮湿条件下,响应呈可逆地降低等。为此,WilsonA等人研制了一种微处理控制传感系统。该系统通过控制取样和传感器操作条件,获得可再现的动力学过程,从而把上述缺点带来的影响降低到了最低点。
3、硫化氢气体传感器 硫化氢是一种无色、具有特殊腐蛋臭味的可燃气体,具有刺激性和窒息性,对人体有较大危害。目前大多用比色法和气相色谱法测定空气中硫化氢。
对含量常常低至mg/m3级的空气污染物进行测定是气体传感器的一项主要应用,但在短时期内半导体气体传感器还不能满足监测某些污染气体灵敏度和选择性要求。他提出利用掺银薄膜传感器监测实验室和城市空气中的硫化氢。该传感器阵列由四个传感器构成,通过基于库化滴定的通用分析装置和半导体气体传感器阵列的信号,同时记录二氧化硫和硫化氢浓度,实践表明,在150℃下以恒温方式盍的掺银薄膜传感器用于监测城市空气中的硫化氢含量,效果良好。Yomogoe N对半导体气体传感器进行了改进和研究,克服了它检测硫化氢等气体的不足之处。他通过控制能影响接收和转换功能的基本因素,改进了二氧化锡半导体气体传感器的传感性能。他发现,转换功能与元件的微观结构密切相关,如与二氧化锡的粒度大小(D)和表面空间电荷层的厚度(L)相关。当D≤2L时,传感器的灵敏度大幅度提高。在二氧化锡表面引入其它受体,极大地改善了传感器的受体功能,特别是用银和钯作助催化剂,在空气中形成的氧化物与二所化锡表面相互作用,产生缺电子实质问题电荷,大大提高了检测气体的灵敏度。用CaO-SnO2元件能十分灵敏地检测空气中的硫化氢。
4、二氧化硫传感器 二氧化硫是污染空气的主要物质之一,检测空气中二氧化硫尝试是空气检验的一项经常性工作。应用传感器监测二氧化硫。从缩短检测时间到降低检出限,都显示出极大的优越性。
利用固体聚合物作离子交换膜,膜的一边含对电极和参比电极的内部电解液,另一边插入铂电极,组成一种二氧化硫传感器。该传感器安装在流通池中,在0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。该传感装置电流灵敏度高。响应时间短,稳定性好,本底噪音低,线性范围达0.2mmol/L,检出限为8*10-6mmol/L,信噪比为3。该传感器不仅可以测定空气中的二氧化硫,还可用于测定低电导率液体中的二氧化硫。有机改性硅酸盐薄膜二氧化硫气体传感器的气敏涂层是利用溶胶工艺和自旋技术制作的,对二氧化硫的测定具有良好的重现性和可逆性,响应时间不到20S,对其它气体的交感小,受温度和湿度影响小。中国科学院长春应用化学研究所薛祚霖等人研制成功一种检测范围宽广的小型二氧化硫浓度传感器,利用它可以装配成何种小、重量轻、价格便宜的拾式二氧化硫气体浓度检测仪器。它可用于现场直接检测二氧化硫气体的浓度,不需要单独采样。该传感器采用控制电们电解原理,待测气体在传感器的工作电极上一定控制电位下发生氧化反应,当电位控制足够正且电极的催化活性足够高时,氧化反应进行得很快,过程的总速度由二氧化硫扩散步骤所决定,产生的信号电流与二氧化硫浓度成正比。这一传感器响应快速,响应时间小于30S。在宽广的二氧化硫浓度范围内,具有良好线性关系,线性误差<±2%,响应关系的直线通过坐标原点。因此可以采用一点法标定传感器。正确选择催剂和控制电位,可避免大多数气体物质的干扰,而且不需要干扰气过滤器,既改善了传感器的性能,又简化了仪器的结构。该传感器用188g/m3二氧化硫气体,测定偏差<2%。低浓度标准气体标定的传感器用来测定高浓度气体,能获得如此准确的结果,可见其检测准确度是令人满意的.