2024年 第35卷 第4期
《工程（英文）》 >> 2024年 第35卷 第4期 doi: 10.1016/j.eng.2023.05.013
一种小型化人工表面等离激元传感系统——实现自适应和高灵敏的气体检测
a State Key Laboratory of Millimeter Waves and Institute of Electromagnetic Space, Southeast University, Nanjing 210096, China
b School of Information Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China
c School of Microelectronics, Southeast University, Nanjing 210096, China
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摘要
谐振增强的介电传感具有出色的灵敏度和准确性，其传感信号是通过测量谐振峰频率的相对移动来实现的，因此可以减少信号幅值噪声的影响。在万物互联时代下，集成化小型化的传感系统成为必然的发展趋势。在本研究中，我们开发了一种小型化的传感系统，该系统将人工表面等离激元传感器、信号检测处理电路和无线通信模块融合在一起。我们提出了一种软件化的方案来进行谐振峰频移信号的检测，极大简化了硬件电路，并实现了智能化的自适应检测。该系统采用了微波频段的人工表面等离激元谐振器来增强传感灵敏度和谐振强度。最终，整个传感系统被集成在1.8 cm×1.2 cm的印刷电路板上，并通过蓝牙与智能手机连接。该系统可以在频率扫描模式和谐振跟踪模式两种不同模式下运行，且在丙酮蒸气检测中实现了高达69 dB的信噪比。本研究为谐振传感的物联化发展提供了有效的解决方案，展示了其在小型化、高精度、智能化等方面的巨大潜力。
补充材料
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