一种MEMS工艺的NOx基气体传感器测试方法

文档序号:37351768发布日期:2024-03-18 18:32阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:包括以下测试方法:

2.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:在s1的步骤中,首先对气体传感器进行设计与模拟,根据传感器的要求和应用场景,确定传感器的尺寸大小、结构样式和材料选取,利用计算机辅助设计软件对传感器进行设计,通过计算机进行模拟实验,制定模拟实验场景,针对mems气体传感器的性能测试、不同环境下的温湿度测试、对传感器的输出进行校准和线性化测试、传感器稳定性测试,验证设计的合理性和可行性,根据模拟实验数据最终选定符合标准的传感器。

3.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:在s2的步骤中,模拟准备工作完成后,根据气体传感器的应用领域准备mems气体传感器的制作的材料,硅衬底是mems制作的基础材料,具有良好的机械性能和化学稳定性,mems气体传感器的制作中,首先,在硅衬底上涂覆一层光刻胶,然后通过曝光机将设计好的图案投射到光刻胶上,接着,在显影液中处理,去除未曝光的光刻胶,形成图案的结构;mems气体传感器通过湿法腐蚀控制硅衬底的深度和形状,形成传感器的结构;mems气体传感器制作中在硅衬底上形成2d-mos2/in2o3异质结构薄膜,用于传感器的电极和敏感区域,在表面有2d-mos2/in2o3异质结构薄膜的基片上借助mems工艺加工形成au电极,将电极引入气敏测试系统分析在nox条件下的气体敏感性能,探究2d-mos2/in2o3异质结构薄膜厚度、均匀性、界面结构和界面特性对增加气体吸附活性的影响,mems气体传感器制作完成后,对其进行封装,将传感器芯片封装到外壳中,并与电路连接。

4.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:在s3的步骤中,根据气体传感器的工作原理对驱动电路进行设计,首先确定传感器的供电电压和电流,根据传感器的供电要求,确定合适的供电电压和电流,设计稳压电路提供稳定的供电电压;

5.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:在s4的步骤中,确定传感器的输出信号类型,根据传感器的输出信号类型,设计相应的信号采集电路,选择合适的微控制器或处理器,用于接收和处理传感器的输出信号,编写相应的数据处理算法,用于将传感器的输出信号转换为实际的气体浓度或其他相关参数,并进行数据处理算法的计算和处理,设计用户接口和通信接口,用于与用户交互和数据传输,在数据处理模块中设计数据存储和管理功能,将处理后的数据通过用户接口或通信接口进行显示和输出,然后进行数据处理模块的系统调试和测试,根据测试和应用反馈,对数据处理模块进行优化和改进。

6.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:在s5的步骤中,对制作完成的传感器进行实体测试和优化:

7.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:包括微纳加工的传感器芯片、传感器驱动电路和数据处理模块,传感器芯片由气体敏感层、微加工结构和传感电极组成,其中气体敏感层用于与待测气体发生反应,微加工结构用于转换气体浓度变化为电信号,传感电极用于接收和测量电信号,传感器驱动电路用于提供稳定的工作电压和时钟信号,以及对传感器芯片进行控制和驱动,数据处理模块用于接收和处理传感器输出的电信号,并转化为气体浓度数据。

8.根据权利要求3所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:在s2的步骤中,通过化学气相沉积系统中对优化后的mo薄膜在催化剂(nacl)作用下进行硫化获得2d-mos2薄膜;

9.根据权利要求1所述的一种mems工艺的nox基气体传感器测试方法,其特征在于:首先对气体传感器进行性能检测,准备恒温箱,将待测试的气体传感器放置箱体内部,将气体传感器引脚a0与arduino的a0对接,d0对接arduino的a1,gnd对接gnd vcc接5伏,使用mixly2.0rc3版本,将程序上传好后,打开串口监视器,默认数字信号为1,模拟信号为100多,为保证准确性,关闭恒温箱,使用喷火枪或者其他气枪通过气孔持续对箱内加入气体,可以发现数字信号变化为0,模拟信号稳定变化为800多,停止对箱体内部加入气体,打开排气扇,数字信号为0,模拟信号持续缩减,由此数据可以看出,气体传感器可以对可燃气体进行检测,且检测数值稳定,响应快速,灵敏度较高,打开恒温箱,在恒温箱内设置湿度控制器,关闭恒温箱后启动湿度控制器改变恒温箱内部温湿度,首先降低恒温箱内部温度,通过气枪持续箱恒温箱内部注入气体,发现数字信号由1变化为0,模拟信号数值持续增加,模拟信号稳定变化为800多,调节湿度控制器对恒温箱内部增温增湿,发现模拟信号数值出现波动,但稳定维持为800多,中断气体输入,打开排气扇,模拟信号缓慢减小,关闭湿度控制器,模拟信号最终停留在100多,数字信号由0变化为1,确定传感器在温湿度变化下可以对烟雾气体进行检测,通过多样化的测试,对传感器的输出数据进行对比分析,重复进行操作,对不同测试方法数值进行分样统计,将相同测试方法的模拟信号的波动数值进行拟合曲线,对传感器在长时间使用中的性能变化进行评估分析,观测气体传感器在重复测试下的稳定性。


技术总结
本发明公开了一种MEMS工艺的NOx基气体传感器测试方法,涉及传感器技术领域。包括以下测试方法:S1、模拟实验:根据气体传感器的要求和应用场景,利用计算机辅助设计软件对传感器进行模拟实验,制定模拟实验场景,模拟内容主要有:针对MEMS气体传感器的性能测试、不同环境下的温湿度测试、对传感器的输出进行校准和线性化测试、传感器稳定性测试;S2、芯片制备:采用MEMS技术制备传感器芯片,包括气体敏感层、微加工结构和传感电极。通过结合了微纳加工技术和传感器原理,实现了高度集成化、小型化和高灵敏度的气体传感器,与传统的基于化学反应的气体传感器相比,本发明具有灵敏度高、响应时间短、成本低的优势,适用于多种应用场景。

技术研发人员:刘斌,王向谦,谢明玲,何开宙,宋玉哲
受保护的技术使用者:甘肃省科学院传感技术研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/3/17
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