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第1章 纳米薄膜气敏技术发展与展望1

1.1 纳米薄膜气敏技术发展与展望1

1.1.1国外气敏技术发展现状和前景1

1.1.2国内气敏技术研究现状与差距2

1.1.3国内市场需求与展望2

1.2按材料分类的纳米薄膜气敏传感器3

1.2.1 SnO2纳米薄膜气敏特性及其研究进展3

1.2.2 ZnO薄膜气敏特性及其研究进展5

1.2.3 TiO2薄膜气敏特性及其研究进展6

1.3气敏传感器中的非线性信号处理7

第2章 薄膜制备技术8

2.1溶胶-凝胶（sol-gel）法9

2.1.1制备基本原理和过程10

2.1.2溶胶-凝胶制备纳米晶TiO2薄膜实验11

2.2气敏传感纳米薄膜制备溅射技术13

2.2.1溅射过程介绍13

2.2.2磁控溅射设备及制备气敏薄膜实验过程17

2.2.3溅射法制备薄膜的实际应用17

2.3溅射过程中薄膜的形成及其气敏机理18

2.3.1溅射过程中薄膜的形成19

2.3.2溅射膜的气敏机理21

2.4太阳能电池的ZnO透明导电膜陷光电极的制备27

2.4.1陷光电极的要求28

2.4.2陷光电极的制备方法30

2.4.3 MOCVD-ZnO薄膜生长机理31

2.4.4 MOCVD-ZnO薄膜生长影响因素32

第3章 检测技术34

3.1 气敏特性测试34

3.2 X射线技术在传感器纳米薄膜晶体结构及晶粒尺寸分析中的应用38

3.3扫描电子显微镜分析45

3.3.1样品表面上产生的效应45

3.3.2探测器46

3.3.3操作模式48

3.3.4成像衬度机制48

3.3.5实际应用49

3.4利用原子力显微镜观测薄膜的平整度49

3.4.1原子力显微镜的功能和特点50

3.4.2工作原理和系统组成50

3.4.3主要工作模式51

3.4.4典型产品52

3.4.5测试实例52

3.5利用椭圆偏振光测定介电薄膜的厚度54

第4章 掺杂理论与元件的功率计算59

4.1金属氧化物掺杂对TiO2气敏特性的影响59

4.1.1掺杂金属氧化物作用机理59

4.1.2对TiO2的不同掺杂59

4.1.3其他掺杂61

4.2氧化物导电薄膜的最佳掺杂含量理论计算62

4.2.1模型62

4.2.2理论63

4.3二氧化锡薄膜的最佳掺杂含量理论表达式65

4.3.1模型66

4.3.2理论66

4.3.3结果讨论67

4.4气敏传感器元件的功率计算68

第5章 气敏传感器信号的处理与融合70

5.1气敏传感器中的非线性信号及其反演70

5.1.1气敏传感器的灵敏度非线性信号70

5.1.2非线性信号的反演71

5.2经典非线性信号（函数）拟合法72

5.2.最小二乘法72

5.2.2牛顿插值法76

5.3近代非线性信号（函数）拟合法80

5.3.1MATLAB算法80

5.3.2模拟退火算法83

5.3.3遗传算法84

5.3.4非线性函数规范化多项式拟合法86

5.3.5非线性函数反演“归十”拟合法91

5.3.6神经网络拟合法97

5.3.7无学习率权值调整神经计算法拟合范德堡函数多项式100

5.3.8样本数大于权值数时误差迭代下降的神经网络拟合算法105

5.3.9模糊拟合算法111

5.3.10蚁群优化算法116

5.4传感器非线性信号的补偿与融合120

5.4.1非线性信号补偿120

5.4.2非线性信号信息融合121

5.4.3非线性信号补偿应用126

5.4.4非线性反函数补偿方法129

第6章 实际应用131

6.1矿井瓦斯检测131

6.1.1气敏组件的制作131

6.1.2传感器电路部分设计132

6.2一种智能气敏传感器及其无线数据传输系统135

6.2.1系统总体设计方案135

6.2.2测量系统原理与组成135

6.2.3无线数据收发模块的实现137

6.3油库漏气的检测138

6.3.1气敏元件的制作139

6.3.2传感器电路部分设计141

6.4基于无线传输的多探头湿度控制仪144

6.4.1系统设计方案144

6.4.2发射电路145

6.4.3接收电路145

6.5车辆驾驶人员呼气酒精含量检测148

6.5.1酒后驾驶检测的现状148

6.5.2呼气酒精检测的技术149

6.5.3酒精气敏传感器与气敏特性测试149

6.5.4乙醇气敏薄膜气敏机理研究154

参考文献157