健康保障系統(tǒng)在工業(yè)過程中非常重要，因為它們有助于預防和消除緊急情況、挽救生命并避免高昂的經(jīng)濟成本。其中，有幾種類型的健康風險情景：振動 [ 1 ]、短路 [ 2 ]、燃料 [ 3 ] 和有毒氣體泄漏（丙烷、甲烷、乙烷、一氧化碳和二氧化碳）[ 4 ] . 例如，丙烷氣體檢測系統(tǒng)在鍋爐工作中發(fā)揮著非常重要的作用，因為它們可以防止由于火焰控制故障而可能發(fā)生的爆炸 [ 5]。這些保護系統(tǒng)基本上由一個丙烷氣化學傳感器和一個用于信號適應的電子電路組成?；瘜W傳感器可以基于半導體材料構建，而電子電路可以是模擬的或數(shù)字的。
如今，正在深入研究半導體材料以用作氣體探測器。這是因為當這些材料的表面與氧化或還原氣體接觸時，像半導體氧化物這樣的材料會顯示出有趣的化學和物理特性。事實上，當表面與測試氣體分子發(fā)生化學或物理反應時，它們的響應會受到影響，電導和電阻會隨著濃度的變化而變化 [ 6 – 8 ]。這種電特性的變化取決于半導體材料的類型（-型或-型）[ 6 , 7 ]。據(jù)文獻報道，當一個-型半導體與 CO 等氣體分子接觸，電導減小，電阻增加 [ 9 ]。此外，如果相同的半導體吸收諸如O 2的氣體，則電導率升高并且電阻降低[ 6 ]。另一方面，如果一個-型半導體受到 CO 2或 O 2氣氛，會發(fā)生相反的-型半導體 [ 10]。這些行為是由于半導體所擁有的電荷載流子的性質(zhì)造成的。根據(jù)文獻，已經(jīng)提出了幾種用于傳感應用的半導體材料，其中一些是二元半導體（如 NiO、CuO、WO 3和 TiO 2）[ 11 ]、鈣鈦礦（BaTiO 3、NdCoO 3和 ZnSnO 3） [ 12 – 14 ]、尖晶石 (AlCo 2 O 4、NiFe 2 O 4和 MgFe 2 O 4 ) [ 15 – 17 ] 和三金紅石 (MX 2 O6其中 M 可以是 Ni、Co 或 Cu，X 被 Sb 或 Ta [ 18 , 19 ] 取代，如 NiSb 2 O 6 [ 20 ]、CoTa 2 O 6 [ 21 ] 和 NiTa 2 O 6 [ 22 ] ）。無論傳感器使用何種半導體材料，信號適應都需要具有理想特性的電子電路：低成本、高功能、快速響應、高靈敏度、出色的可重復性、高分辨率和易于構建。
在這項工作中，提出了一種丙烷氣體保護系統(tǒng)，適用于確保沒有這種有毒氣體的大氣。氣體探測器是基于合成的氧化銻酸鎳粉末（NiSb 2 O 6)，它是一種三金紅石型半導體，其信號適配是使用運算放大器的模擬電路實現(xiàn)的。粉末通過 X 射線衍射 (XRD) 和透射電子顯微鏡 (TEM) 進行表征，而傳感器則使用靜電測試進行物理表征。根據(jù)傳感器的電響應，選擇了一個模擬電子電路來調(diào)整其信號。通過結合氣體探測器和電子電路，設計了一個用于監(jiān)測可能的丙烷氣體泄漏的原型。其工作參數(shù)如下：丙烷氣體濃度為 5 ppm，溫度為 200°C，電路增益為 5，傳感器靈敏度為 0.41。氣體檢測儀的實驗測試顯示出出色的功能性、可重復性和快速響應。