[发明专利]用气敏超磁致伸缩薄膜检测气体浓度的方法

摘要

本发明用气敏超磁致伸缩薄膜检测气体浓度的方法属于超磁致伸缩薄膜的应用领域，涉及使用具有气体敏感特性的气敏超磁致伸缩薄膜对气体浓度进行检测的方法。该方法采用甩胶法在超磁致伸缩薄膜上涂镀气体敏感层形成气敏超磁致伸缩薄膜，将气敏超磁致伸缩薄膜置于赫姆霍兹线圈中进行振动，通过测量与被检气体反应后的气敏超磁致伸缩薄膜的共振频率可以得到被测气体的浓度，不同气体的浓度可以通过改变气敏超磁致伸缩薄膜的气体敏感层实现测量。本方法首先制备气敏超磁致伸缩薄膜，然后搭建检测平台，最后使用标定曲线检测气体的浓度。本发明提供的气体浓度检测方法适用范围广、精度高、实时性强、可以远程检测。

主权项

1. 一种用气敏超磁致伸缩薄膜检测气体浓度的方法，其特征是，采用甩胶法在超磁致伸缩薄膜上涂镀气体敏感层形成气敏超磁致伸缩薄膜，将气敏超磁致伸缩薄膜置于赫姆霍兹线圈中进行振动，通过测量与被检气体反应后的气敏超磁致伸缩薄膜的共振频率可以得到被测气体的浓度；不同气体的浓度可以通过改变气敏超磁致伸缩薄膜的气体敏感层实现测量。主要包括以下步骤：(1)制备气敏超磁致伸缩薄膜的方法①将超磁致伸缩薄膜修剪为长条形，用去离子水清洗去除表面杂质，然后在室温环境下晾干；②根据不同的被检测气体，在室温下配制不同的呈胶状的气体敏感层材料溶液；③通过甩胶法在超磁致伸缩薄膜(2)上均匀涂镀气体敏感层材料溶液形成气体敏感层(1)，制备出气敏超磁致伸缩薄膜；(2)搭建检测平台①将气敏超磁致伸缩薄膜插入到气体密闭盒(6)中的支撑台上板(15)与支撑底座(16)之间的缝隙里，支撑底座(16)与密闭盒下底板(17)胶粘为一起，旋紧紧固螺钉(14)对气敏超磁致伸缩薄膜进行固定，沿密闭盒滑槽(13)插入上板面(10)对密闭盒(6)进行封盖；②用右紧固螺钉(9)将密闭盒(6)固定在右支撑板(7)上，然后用左紧固螺钉(9’)将密闭盒固定在左支撑板(8)上；③将左支撑板(8)放入左赫姆霍兹线圈(5)的中心孔中并将右支撑板(7)放入右赫姆霍兹线圈(4)的中心孔中进行支撑，用手转动密闭盒(6)进行调节，使上板面(10)与水平面基本平行；④将激光测微仪(3)用任意支架固定于密闭盒(6)上方，手动调节其位置，使激光测微仪(3)射出的光束通过密闭盒(6)上板面(10)的通光孔(11)照射到气敏超磁致伸缩薄膜的气体敏感层(1)上，检测平台搭建完毕；(3)测量气体浓度①标定浓度检测曲线的方法a. 采用可调稳压电源(I)向检测平台(II)中的左赫姆霍兹线圈(5)和右赫姆霍兹线圈(4)施加交流电，同时将激光测微仪(3)采集到的气敏超磁致伸缩薄膜的振动信号输入到示波器(III)中，将可调稳压电源(I)输出的驱动电流的频率从0逐渐调大，直至从示波器波形中观察出一阶共振，此时的激励电流频率为f0；b. 将已知浓度的被检气体从气体通道(12)通入密闭盒(6)，通过示波器(III)观察气敏超磁致伸缩薄膜的振动情况，待振动情况稳定后，重复步骤a中的频率拾取过程，拾取气敏超磁致伸缩薄膜与被检测气体充分反应后的一阶共振频率为f1；c. 再将其他浓度的被检气体从通道(12)通入密闭盒(6)，重复步骤a中的频率拾取过程拾取通入不同浓度被检测气体后气敏超磁致伸缩薄膜的共振频率fn，n为2，3，…，N；d. 绘制fn与对应气体浓度的关系曲线，然后使用电脑(IV)将曲线处理为直线，完成浓度检测曲线的标定；②使用标定曲线检测未知浓度气体的气体浓度a. 将未知浓度的被检气体通入密闭盒(6)中，通过示波器(III)观察气敏超磁致伸缩薄膜的振动情况，待振动情况稳定后拾取其一阶共振频率f’；b. 从标定好的浓度检测曲线上查找对应频率f’的浓度，此浓度即为被测未知浓度气体的浓度。