摘要：为了提高红外CO_2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学(CFD)仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明:当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO_2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明:在5℃～45℃温度范围内,传感器在0～2 000×10^(-6)浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法(GA-WNN)对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70×10^(-6),在非样本温度点下,整体平均误差小于±100×10^(-6),表明CO_2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。

摘要：为提高红外CO_2气体传感器测量精度,本文利用非分光红外探测技术设计了以白炽灯红外光源、双通道热电堆红外探测器和扁锥腔体为主要元件构成的新型红外CO_2气体传感器。采用Zemax光路仿真分析,研究了新型扁锥腔CO_2气体传感器探测面光强分布,并结合ANSYS FLUENT软件对扁锥型气室进行结构优化。以STM32单片机为核心,实现了光源电调制,采用ICL7650放大处理探测器的电信号,再由STM32控制ADC进行信号采集,提高了测量系统的抗干扰能力。在此基础上开展了标定和测试实验,结果表明:在25℃环境中,传感器能够准确检测出0～2 000×10-6量程范围内的CO_2气体浓度,具有较好的重复性和长期稳定性。3组实验平均相对误差最大为5.2%,重复性误差最大为5.5%,稳定度为2.3%。该研究对红外CO_2气体传感器结构优化和测量精度的提高具有参考意义。

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似(LDA)下研究了B掺杂Si/SiO_2界面及其在压强作用下的电子结构和光学性质.能带的计算结果表明:掺杂前后Si/SiO_2界面均属于直隙半导体材料,但掺B后界面带隙由0. 74 eV减小为0. 57 eV,说明掺B使材料的金属性增强;对B掺杂Si/SiO_2界面施加正压强,发现随着压强不断增大,Si/SiO_2界面的带隙呈现了逐渐减小的趋势,并且由直隙逐渐转变为间隙.光学性质的计算结果表明:掺B对Si/SiO_2界面在低能区(即红外区)的介电函数虚部、吸收系数、折射率以及反射率等光学参数有显著影响,且在红外区出现新的吸收峰;对B掺杂Si/SiO_2界面施加正压强,随着压强增大,红外区的吸收峰逐渐消失,而在紫外区出现了吸收峰.上述结果表明,对Si/SiO_2界面掺B及施加正压强均可调控Si/SiO_2界面的电子结构与光学性质.本文的研究为基于Si/SiO_2界面的光电器件研究与设计提供一定的理论参考.