基于声表面波技术的新型瓦斯传感器响应机理及其应用研究

Methane gas explosion was the most serious disasters in coal production, the event will cause huge casualties and loss of assets, on methane gas in real time, accurate monitoring is a top priority to prevent coal mine accidents. SAW sensor with good accuracy, high sensitivity, speed, and low power consumption and easy miniaturization, intelligence, and network characteristics become a hot topic in the field of defense, public emergency incidents has shown a broad application prospects and significant academic value. The project aims for the main component of methane, methane gas around the accuracy and sensitivity of surface acoustic wave sensors to detect methane gas to carry out basic research on surface acoustic wave gas sensor response mechanism, the design and synthesis of single-selective sensing membrane materialsand coating process, the sensor performance test, the sensor function structure and performance optimization research, leading to breakthroughs in key technologies. The main contents include: (1) establishment of theoretical sensing mechanism model; (2) Design and synthesis of the sensitive film （Cryptophanes A） material and coating method; (3) sensor functionality and performance optimization of the SAW gas sensor coated with Cryptophanes A. This project of great significance to improve the real-time monitoring capability of the coal mine methane gas, preventing the occurrence of coal mine gas explosion.

瓦斯气体爆炸是煤矿生产中最严重的灾害，一旦发生将会造成巨大的人员伤亡和资产损失，对瓦斯气体进行实时、准确监测是预防煤矿事故的重中之重。声表面波传感器因具有准确性好、灵敏度高、检测速度快、功耗低且易于小型化、智能化、网络化等特点而成为研究热点，在国防、公共应急事故等领域已经显示出广阔的应用前景和重大学术价值。本项目旨在针对瓦斯气体中的主要成分甲烷，围绕影响声表面波传感器检测瓦斯气体的准确性和灵敏度开展基础性研究，通过对声表面波瓦斯气体传感器的响应机理、单一选择性敏感膜材料的设计与合成、镀膜工艺、传感器综合性能测试、传感器功能结构及性能优化等方面的研究，突破关键技术。主要研究内容包括：（1）传感器的敏感机理模型建立及设计研制；（2）敏感膜材料的设计合成及镀膜方法研究；（3）声表面波瓦斯传感器功能结构及性能优化，本项目研究对提高煤矿瓦斯气体的实时监测能力、预防煤矿瓦斯事故的发生具有重要意义。

瓦斯气体爆炸是煤矿生产中最严重的灾害，一旦发生将会造成巨大的人员伤亡和资产损失，对瓦斯气体进行实时、准确监测是预防煤矿事故的重中之重。声表面波传感器因具有准确性好、灵敏度高、检测速度快、功耗低且易于小型化、智能化、网络化等特点而成为研究热点，在国防、公共应急事故等领域已经显示出广阔的应用前景和重大学术价值。本项目旨在针对瓦斯气体中的主要成分甲烷，围绕影响声表面波传感器检测瓦斯气体的准确性和灵敏度开展基础性研究，通过对声表面波瓦斯气体传感器的响应机理、单一选择性敏感膜材料的设计与合成、镀膜工艺、传感器综合性能测试、传感器功能结构及性能优化等方面的研究，突破关键技术。主要研究内容包括：（1）传感器的敏感机理模型建立及设计研制；（2）敏感膜材料的设计合成及镀膜方法研究；（3）声表面波瓦斯传感器功能结构及性能优化。项目获得了顺利实施，分析了采用穴番A敏感膜的SAW瓦斯传感器敏感机理，优化分析了传感结构，合成了穴番A并研究了其制备方法，成功研制了SAW瓦斯传感器样机，测试结果表明样机灵敏度与检测下限分别为204Hz/%和0.05%。本项目研究对提高煤矿瓦斯气体的实时监测能力、预防煤矿瓦斯事故的发生具有重要意义。