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重 庆 理 工 大 学 文 献 翻 译 二级学院 电子信息与自动化 班 级 112070102 学生姓名 侯广鱼 学 号 11207991007 基于无线传感器网络节点的一氧化碳监测设计 zujue陈·詹事·秋月郭 发表于：20 JUNE2013 ?施普林格科学+商业媒体新york2013 摘要 保护环境，一个无线传感器网络（WSN）节点的设计方案，是远程监测监控一氧化碳的方法。监控节点采用低功耗微处理器SSOR C8051F930作为一个控制器，利用一氧化碳金属牛IDE（MOX）半导体传感器的检测原理是混合氧化物半导体PLE共及其树脂的氧化还原反应当加热时，气体浓度随气体浓度的变化而变化，在传感器、转换和处理数据等时，所收集的共信号的情况下，所收集的共信号被传送到接收器的高性能的无线射频芯片SI4432支持IEEE802.15.4通讯协议，并通过GPRS发送远程接收器的移动网络，实现远程监控 关键词：一氧化碳传感器 微处理器数据处理 无线射频芯片远程监控 1引言 一氧化碳是长时间吸入，可引起人体组织缺氧，最后导致窒息死亡。设计一个实时监测一氧化碳气体监测系统，对一氧化碳的排放量进行检测是非常重要的。在监测有害气体领域，国内外相关研究人员已经开发出一种气体传感器检测系统，气体检测技术已经逐渐成熟。2010年西班牙的Prades等设计了一个气体传感器由金属氧化物纳米材料可以快速地检测一氧化碳和水蒸气[ 1 ]。2010年美国的Sazia A Eliza等，设计和硅等M进行高选择性的气体传感器可以监测HY -氢、一氧化碳等[ 2 ]。2008年郑州航空工业管理学院设计的一种碳水化合物的研究对一氧化碳的密度分布在线检测系统采用单片机技术，CAN总线技术，实现在线监测和一氧化碳的浓度大钽实时分析和处理[ 3 ]。2009年火灾科学国家重点实验室中国科学技术大学技术设计的无线火灾探测系统，采用短距离无线的收发芯片nRF2401和长距离无线GPRS通信模块，实现无线多传感器火灾检测[ 4 ]。2011年太原大学的T型工程技术设计了煤矿井下探测机器人深深进入矿山环境完成煤炭开采区的有害气体检测从而代替员工完成勘探任务[ 5 ].对于大量的一氧化碳气体排放污染环境，由于煤的燃烧，提出的设计方案一氧化碳监测无线传感器节点监测网络使气体监测节点可以与小型化等特点，低功耗，无线通信，实现远程实时监测一氧化碳。 一氧化碳气体检测原理 2.1气体传感器的选择 气体传感器是化学传感器。根据传感器的敏感材料与气体的相互作用机制的不同，气体传感器可分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、运算和气体传感器[ 6 ]，石英谐振式气体传感器、表面声波气体传感器、固体聚合物电电解质型气体传感器、电化学气体传感器。半导体气体传感器可分为金属氧化物半导体气体传感器和有机半导体气体传感器。金属氧化物半导体气体传感器可分为电阻式和非电阻。本系统采用电阻式金属氧化物半导体气体传感器的温度调制实验平台。 2.2金属氧化物半导体气体传感器检测 原理 一氧化碳传感器的温度调制实验平台是金属氧化物半导体气体传感器，其主要成分是高活性金属氧化物SnO2烧结体。这种类型的传感器利用氧化还原反应的物理现象，在与周围的气体浓度检测气体浓度的气体控制其电导率的变化与反应。二氧化锡烧结体表面存在的活性粒子（SnO2?x）?。当金属氧化物半导体加热到一定温度的空气，空气中的氧吸收性带负电荷的半导体表面，电子在半导体的表面将被转移到吸附氧为负氧离子（O?，O2?）：21 O2 +（SnO2?x）?= O?AD（SnO2?x）（1）表示O?AD（SnO2?x）吸附在SnO2?X。在这一点上，半导体表面上形成了一个正的累积空间电荷层表面势垒增加，阻碍电子流，导致材料的性能的提高。在气敏材料，自由电子必须通过微粒的结合位点（晶界）金属氧化物半导体形成电子流，产生的氧屏障根吸附也存在于晶界处，阻碍了电子的自由流动，而这种电阻是由于传感器的电阻。co作为还原性气体，当表面气体接触该半导体时，CO和吸附氧负离子发生化学反应： CO + O?AD（SnO2?x）= CO2 +（SnO2?x）?（2 通过氧原子捕获电子回到半导体氧化物的表面，与周围的环境CO浓度降低表面势垒降低，然后等气体的敏感程度材料减少。与增强吸收一氧化碳，能量 I=AT2exp ?q φs exp qVa ?1 kT kT 的势垒电压φ和敏感材料