基于氧化石墨烯的QCM呼吸传感器及系统

发布时间：2021-06-12 08:40

　　针对人体呼吸特征监测,设计了基于氧化石墨烯（GO）的石英晶体微天平（QCM）呼吸传感器以及传感系统。传感器位于鼻子与上唇之间,通过监测呼吸导致的湿度变化来监测人体呼吸特征。通过研究GO敏感膜厚度对传感性能的影响,使QCM传感器对湿度变化的响应和恢复时间可分别缩短到0.4 s和1.2 s,满足了呼吸监测的快速响应、恢复速度要求。传感系统可监测呼吸的发生时间和强度,可测量的呼吸频率大于27次/min,高于成人呼吸频率（约16～20次/min）,可用于实际的人体呼吸监测。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(12)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系统框图

GO敏感膜厚度不同时传感器频移、响应时间、恢复时间、总时间的比较

图5显示了正常连续呼吸时系统测量的QCM传感器(GO敏感膜约为300 nm)的谐振频率偏移。传感器位于鼻子和上唇之间。当人呼出空气时,谐振频率迅速下降,说明GO敏感膜随湿度的增加快速吸附水分子。当人呼气结束开始吸气时,QCM周围的湿度恢复到与环境湿度相同的程度,GO敏感膜吸附的水分子迅速脱离,谐振频率恢复到原频率。当QCM的位置固定时,呼吸强度直接与谐振频率的下降量相关。由于呼吸强度的不均匀,每一次呼吸所引起的频移是不同的,而且变化很大。如果有意控制呼吸强度,则谐振频率的下降量在200～4 600 Hz范围内。如果是正常呼吸,谐振频率的下降范围为400～1 700 Hz,如图5所示。因此,通过比较频移可以确定同一场景下的不同呼吸的强弱。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度石英振梁谐振式传感器测试系统设计[J]. 孙登强,赵玉龙,李波,李村,韩超.  仪表技术与传感器. 2018(06)



本文编号：3226316