基于摩擦纳米发电机的气体流量传感器

作     者：韩阳 黄河 赵世昌 吴川 宋尧 钱俊国 李佩泽 Han Yang;Huang He;Zhao Shichang;Wu Chuan;Song Yao;Qian Junguo;Li Peize

作者机构：国网河北省电力有限公司建设公司石家庄050000 湖北省电力勘测设计院有限公司武汉430040 国网河北省电力有限公司石家庄050000 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2021年第58卷第9期

页      面：804-811,850页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2018YFC0603400) 国家电网有限公司科技项目(2019076362) 

主　　题：传感器 摩擦纳米发电机 气体流量 摩擦起电 自供电功能 

摘      要：气体流量是工农业生产及科学研究的重要控制参数,有必要进行实时测量。基于摩擦纳米发电机研制了一种具有自供电功能的气体流量传感器。传感器在气体流经时产生摩擦起电,从而输出与气体流量呈正比的摩擦电信号,实现自供电式传感,即传感器具有传感器和发电机的双重功能。对传感器的理论输出信号进行了推导建模。实验结果表明,传感器的测量范围为20~100 mL/s,测量误差3%,且最高工作环境温度≤150℃。传感器的发电实验显示其最大输出电压和电流分别为3.2 V和3.2×10^(-6)A,且当外接负载为106Ω时可达最大输出功率为2.8×10^(-6)W。此外,还对现场实验数据存在较大干扰信号时的数据处理方法进行了研究。与现有的气体流量传感器相比,所设计的传感器为自供电式传感器,无需外接电源便可工作,因此将更加适宜野外分布式的工况环境。