[发明专利]基于微纳米碳纳米管薄膜三电极的气体在线检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别是一种基于碳纳米管薄膜电极、对任何气体都敏感的、具有单值气敏特性的，并能消除温度及湿度干扰影响，不需要分离混合气体，可以直接测量各组份浓度的气体在线检测装置。

背景技术

碳纳米管自1991年发现以来，在气体检测领域展现出诱人的应用前景。碳纳米管传感器中的碳纳米管薄膜两电极传感器，基于气体放电原理，克服了其它类型的碳纳米管气敏传感器在被测气体中饱和中毒的缺点，以其检测灵敏度高、检测气体范围宽、响应快等优点，成为气体检测领域的研究热点。

然而，现阶段基于碳纳米管薄膜两电极传感器的气体测量装置，很难解决气体浓度在较大范围的定量测量问题，也不能够用于易燃、易爆气体种类和浓度的准确识别。具体表现在：

1、传感器工作条件要求高

现阶段碳纳米管薄膜两电极气体传感器多工作在理想环境下，如高温、高真空环境中，不能应用于工业现场等复杂环境下。

2、多值非线性敏感特性

现阶段基于碳纳米管薄膜两电极气体传感器的在线检测装置多采用阴阳极两个电极构成气体传感器，气敏特性及湿度敏感特性都具有多值非线性问题，不能构成实用的在线检测装置。

3、不适用于易燃、易爆气体的测量

现阶段碳纳米管薄膜两电极气体传感器多工作在电晕放电、电弧放电等状态，放电过程有较大电流产生，并伴随发光发热现象，因此不适用于易燃、易爆气体的测量。

因此，目前对基于微纳米碳纳米管薄膜电极的气体在线检测装置的研制，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微纳米碳纳米管薄膜三电极的气体检测装置，该装置由将碳纳米管薄膜三电极传感器阵列、屏蔽电缆线、检测仪及计算机组成，能够在线检测不同浓度、温度和湿度的气体。其测量过程简单，测量气体种类多、浓度范围大，测量的分辨率高、误差小，可用于易燃、易爆、有毒气体的测量。并实现检测条件设置、数据存储、分析、图形化显示、打印输出能功能。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种基于微纳米碳纳米管薄膜三电极的气体在线检测装置，其特征在于：包括碳纳米管薄膜三电极传感器阵列、通过屏蔽电缆线与碳纳米管薄膜三电极传感器阵列中各传感器输出端相连接的检测仪，以及与检测仪连接的计算机；碳纳米管薄膜三电极传感器阵列实时在线检测被测气体的浓度、温度和湿度，经检测仪数据处理后传输至计算机，由计算机数据融合输出被测气体浓度、温度和湿度的测量值并打印输出。

本发明进一步的特征在于：

所述检测仪包括微控制器及与微控制器相连接的LCD显示器、键盘和检测仪系统电源；其中，碳纳米管薄膜三电极传感器阵列中各传感器输出信号通过屏蔽电缆线经信号调理电路与微控制器连接；微控制器通过传感器电压源与碳纳米管薄膜三电极传感器阵列相连；微控制器通过通信接口与计算机连接。

所述传感器电压源为碳纳米管薄膜三电极传感器阵列提供可变、稳定、精确的直流电源。

所述碳纳米管薄膜三电极传感器阵列由1～100个不同极间距的碳纳米管薄膜三电极传感器组成。

所述碳纳米管薄膜三电极传感器包括三个依次自上而下相互叠加的电极，该三个相互叠加电极分别设有第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极由内表面粘接有分布着碳纳米管薄膜的基底以及设有透气孔的电极构成；第二电极由中心设有引出孔的引出极极板构成；第三电极由板面设有盲孔的收集极构成；该三个电极分别通过绝缘支柱相互隔离。

所述三个电极中相邻两个电极的极间距为30～250μm。

所述第一电极的透气孔、第二电极的引出孔和第三电极的盲孔数量为1～4个。

所述屏蔽电缆线可屏蔽外界信号对碳纳米管薄膜三电极传感器阵列输出微弱信号的干扰，保证检测仪能检测到传感器的输出信号。