东南大学研发超小型高灵敏度气体传感系统 可用智能手机检测

近日，中国工程院院刊《Engineering》发表了一项令人振奋的研究，来自东南大学毫米波国家重点实验室的崔铁军教授团队推出了一款超小型化的高灵敏度气体传感系统。其研究论文题为“An Ultracompact Spoof Surface Plasmon Sensing System for Adaptive and Accurate Detection of Gas Using a Smartphone”，探讨了一种全新的无线微波人工表面等离激元传感技术，并成功在丙酮蒸气检测中展示了其卓越的性能。

在物联网迅速发展的背景下，传感器的便携性和适应性成为了日益重要的研究方向。这款新研发的气体传感系统，整体尺寸仅为1.8 cm × 1.2 cm，相较传统传感器而言大幅缩小了体积。同时，该系统采用了谐振增强介电传感技术，通过测量相对频移信号，能够实现高灵敏度和高准确度的气体检测。这种技术不仅能够满足小型传感器日益增长的需求，还能有效地与电路兼容并保持良好的电磁兼容性。

研究人员在这项技术中设计了一种微波人工表面等离激元谐振器（SSP Resonator, SSPR），该器件能够同时增强灵敏度与谐振强度。同时，团队开发了一种软件定义的、自适应的谐振跟踪方案。这一方案不仅缩小了电路体积，还使得系统能够智能适应目标谐振频率，从而实现更为精准的气体检测。

值得注意的是，该系统在实际应用中的表现堪称优异，其信噪比达到了69 dB，数据传输速率高达每秒2272个测量点，展现了良好的实时响应能力和数据处理能力。在多项实验中，研究团队通过对丙酮蒸气的检测，验证了该系统在灵敏度与抗干扰能力方面的卓越表现，成功解决了传统微波谐振传感器在这两个关键领域的长期技术瓶颈。

这一技术的创新应用使得气体检测变得更加灵活与智能，未来将不仅限于实验室应用，更多的可能是集成到便携式设备中，让普通用户也能通过智能手机等设备进行实时气体检测，满足家庭安全、环境监测等多种需求。该技术同样适用于其他印刷式谐振器的集成，包括刚性或柔性电路板上的射频识别标签，从而具备广泛的应用前景。

更广泛地考虑，这项基于单片机的小型化智能气体传感器技术，能够进行灵活的集成，适用于各种类型的传感器系统，包括机械和声学谐振传感器。利用Pound-Drever-Hall (PDH) 锁定技术，可以极大地扩展现有技术的应用范围，使其在不同的应用场景下实现自适应智能检测，提升了传感领域的整体性能。

在全球范围内，气体检测技术的需求不断上升，无论是在工业、医疗还是家庭环境中，安全检测都显得尤为重要。东南大学的这一技术不仅展示了中国科研人员在微波传感器领域的创新能力，也为未来的传感器技术发展带来了新的可能性。随着技术的不断进步与发展，未来的气体传感器将更加智能化、便携化，而普通用户也将能轻松地进行气体检测，为生活带来更多便利与安全保障。

东南大学研发的超小型高灵敏度气体传感系统，凭借其紧凑的设计和先进的技术，为气体检测领域注入了新的活力。随着研究的深入和应用的推广，期待这项技术能在更多领域实现广泛应用，并为人们的安全和健康保驾护航。