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原文传递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

专利名称：	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
摘要：	本发明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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	成都理工大学
发明人：	方勇;侯学师;郭听听;陈敏;盛浩轩;钟晓玲;郭勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910312050.6
公开号：	CN110068596A
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	610059 四川省成都市成华区二仙桥东三路1号
主权项：	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所述的基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件，其特征在于：介质基板、铜片层大小相同，介质基板材料为环氧树脂，厚度为0.6mm，铜片层和铜质微带连接线厚度为35um，多层石墨烯贴片的原子层厚度为4-8层。 3.根据权利要求1所述的基于石墨烯的气体传感及谐波检测一体化器件的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）发送器发送频率为fc的检测激发信号，所述检测激发信号内调制有方波信号；（2）多层石墨烯贴片接收到频率为fc的检测激发信号，产生频率为3fc的第一谐波信号，经隔直电容传递给RFID芯片，RFID芯片识别第一谐波信号中的方波信号后开始工作；（3）RFID芯片获取直流电路中的电压和电流确定多层石墨烯贴片的电阻，由电阻大小确定待测气体浓度；（4）RFID芯片将检测到的待测气体浓度数据以fc为载波频率，形成载波信号发送到多层石墨烯贴片；（5）载波信号经多层石墨烯贴片产生频率为3fc的第二谐波信号发送至接收器；（6）接收器接收第二谐波信号，进行检波处理得到待测气体浓度数据。
所属类别：	发明专利