基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件及检测方法技术

技术编号:21735121 阅读:66 留言:0更新日期:2019-07-31 18:48
本发明专利技术公开了一种基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件,属于二维材料器件及传感器领域。本发明专利技术利用石墨烯的非线性特性完成谐波产生,将气体传感器中的多层石墨烯贴片作为谐波发生器,在不增加器件结构难度的基础上,同时具有气体传感器与谐波产生器的功能,本发明专利技术利用谐波检测阅读器发送激发信号,多层石墨烯贴片接收到激发信号后,产生频率为3fc的谐波信号,RFID芯片识别到谐波中的方波信号后开始工作,进行气体浓度探测,并将结果以fc为载波频率形成载波信号,经多层石墨烯贴片产生3fc频率的谐波进行发送,发送到接收器。本发明专利技术充分利用了石墨烯的非线性特性与气敏特性,通过谐波进无线检测和信号传输,集成度高、功耗低、器件尺寸小。

Gas Sensing and Harmonic Detection Integrated Device and Detection Method Based on Graphene

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件及检测方法
本专利技术涉及一种气体传感及谐波检测一体化设备,尤其涉及一种基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件及检测方法。
技术介绍
石墨烯作为一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状二维晶体材料,拥有许多优异性能,在传感领域具有很大的应用潜力。在室温下超高的电子迁移率以及超大的比表面积这两个突出的特点,使石墨烯有希望成为一种具有超高灵敏度的气体传感器材料。作为一种典型的二维材料,石墨烯结构中的每个原子都可以被认为是表面原子,因此理想情况下每个原子都可以和气体发生相互作用,这使得基于石墨烯材料的气体传感器具有超高的传感响应以及超低检测限,甚至可以检测到1个分子。而且石墨烯由于其单原子层它的厚度大约为0.335um,石墨烯结构紧密,即使最小的气体分子也无法通穿透,保证了在不同气体条件下多层石墨烯的其它层石墨烯的基本特性(非线性特性)不会改变。所以石墨烯作为传感材料的气体传感器引起了人们的强烈关注。石墨烯气体传感器的原理为:石墨烯吸附目标气体后其电导率发生变化,通过确定电导率变化及目标表气体浓度间的变化关系,就可以通过测量石墨烯的电导率变化从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件,包括石墨烯气体传感器,所述石墨烯气体传感器包括从上到下依次设置的多层石墨烯贴片、介质基板、铜片层,三者均为共对角线设置的长方形,多层石墨烯贴片四边分别引出一铜质的微带连接线,共四根微带连接线;其特征在于:还包括一谐波检测阅读器、RFID芯片和直流电源;所述谐波检测阅读器包括发送器、接收器、双工器和双频天线,所述发射器用于产生频率为fc的检测激发信号,且检测激发信号内调制有方波信号,所述接收器用于接收3fc的谐波信号并进行检波处理,发送器、接收器均连接双工器,并经双工器连接第一天线,用于发送或接收信号;所述石墨烯气体传感器中,两不相邻的微带连接线...

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件,包括石墨烯气体传感器,所述石墨烯气体传感器包括从上到下依次设置的多层石墨烯贴片、介质基板、铜片层,三者均为共对角线设置的长方形,多层石墨烯贴片四边分别引出一铜质的微带连接线,共四根微带连接线;其特征在于:还包括一谐波检测阅读器、RFID芯片和直流电源;所述谐波检测阅读器包括发送器、接收器、双工器和双频天线,所述发射器用于产生频率为fc的检测激发信号,且检测激发信号内调制有方波信号,所述接收器用于接收3fc的谐波信号并进行检波处理,发送器、接收器均连接双工器,并经双工器连接第一天线,用于发送或接收信号;所述石墨烯气体传感器中,两不相邻的微带连接线分别串联一电感构成直流电路,一微带连接线连接第二双频天线,一微带连接线经隔直电容连接到RFID芯片的射频前端,RFID芯片经一电阻与直流电路并联后连接直流电源,RFID芯片用于根据直流电路的电压和电流确定多层石墨烯贴片的电阻,并根据电阻大小确定待测气体浓度。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:方勇侯学师郭听听陈敏盛浩轩钟晓玲郭勇
申请(专利权)人:成都理工大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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