[發(fā)明專利]一種具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710050225.8
• 申請日: 2007-10-12
• 公開（公告）號: CN101135670A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 杜曉松;蔣亞東;胡佳;謝光忠;劉忠祥
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及氣體傳感器技術領域，具體涉及一種具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器。

背景技術

聲表面波氣體傳感器是在聲表面波器件的聲通道上貼附化學敏感薄膜而制得，它的靈敏度很高，探測極限很小，特別適合于低濃度痕跡氣氛的探測。但是聲表面波器件自身對外界因素，如溫度、濕度、壓力等的變化都很敏感，為消除這些因素對氣體測量的影響，通常采用雙通道結構來進行補償。常規(guī)的雙通道結構如圖1所示，它是在同一個壓電基板上沿相同的方向制備兩個相同的叉指電極，從而構成兩個聲表面波通道。在其中一個聲通道上涂敷敏感薄膜，而在另一個聲通道上不涂敷敏感薄膜，兩個通道的頻率差形成傳感器的輸出信號。雙通道結構也可由兩個相同的聲表面波分離器件構成。

溫度、壓力等外界因素對上述兩個通道的影響是基本相同的，因此利用雙通道差分結構可對這些因素進行有效的補償。補償后，聲表面波氣體傳感器的溫度漂移可以降低10倍以上。但顯而易見的是，由于在測量通道上涂敷有敏感薄膜，而在參考通道上沒有，兩個通道的濕敏特性是不一樣的，常規(guī)的雙通道結構不具有濕度補償功能。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是如何提供一種具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器及其制備方法，該傳感器不僅增加了濕度補償功能，同時還可增強溫度補償的效果。

本發(fā)明所提出的技術問題是這樣解決的：構造一種具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，包括壓電基板和兩對叉指電極，其中叉指電極設置在壓電基板上，構成平行的聲表面波測量通道和參考通道，其特征在于，在測量通道上涂敷有敏感薄膜，在參考通道上涂敷有濕度補償薄膜。

按照本發(fā)明所提供的具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述濕度補償薄膜是對目標氣體不敏感的有機材料或者無機材料或者有機材料和無機材料的復合材料。常規(guī)的敏感材料有：SnO₂、ZnO、WO₃、TiO₂等半導體材料對CH₄、C₃H₈、酒精等可燃性氣體敏感，Pd對H₂敏感，YSZ對O₂敏感，酞氰類聚合物對NO_x敏感，聚吡咯/In₂O₃復合膜對CO敏感，SXPYR、PEM對醇類和酚類有機揮發(fā)性氣體敏感，PIB對烷烴類有機揮發(fā)性氣體敏感，FPOL、BSP3、SXFA對沙林等神經毒氣敏感、PVDF、PEI、PVA對濕度敏感。

按照本發(fā)明所提供的具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述濕度補償薄膜的厚度根據所述敏感薄膜的濕敏特性來調節(jié)，使參考通道和測量通道具有相同的濕敏特性。

按照本發(fā)明所提供的具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，其特征在于，測量通道和參考通道設置在不同的壓電基板上，其中叉指電極和壓電基板分別為同一規(guī)格。

按照本發(fā)明所提供的具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述叉指電極為延遲線結構或者諧振器結構。

按照本發(fā)明所提供的具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述壓電基板為壓電晶體材料或者壓電薄膜，如石英、LiNbO₃、LiTaO₃，或壓電薄膜，如ZnO、AlN。

按照本發(fā)明所提供的具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器，其特征在于，聲表面波為瑞利波、樂甫波(Love)、表面橫波(STW)、蘭姆波(lamb)和水平剪切板波(SH-APM)中的一種。

一種具有濕度補償功能的雙通道聲表面波氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①、利用真空蒸發(fā)或者濺射工藝在壓電基板的表面制備金屬膜，再采用光刻工藝刻蝕出叉指電極的圖案，然后進行劃片；

②、根據檢測的目標氣體，在測量通道上制備相應的敏感薄膜；

③、根據敏感薄膜的濕敏特性，選擇濕度補償薄膜，制備在參考通道上，并調節(jié)濕度補償薄膜的厚度，使測量通道和參考通道具有相同的濕敏特性。

本發(fā)明所提供的聲表面波氣體傳感器不僅增加了濕度補償功能，同時還可增強溫度補償的效果。這是由于在參考通道上涂敷薄膜后，減少了兩個通道溫度漂移的差距。因此，本發(fā)明所提供的聲表面波氣體傳感器具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為現有技術中雙通道聲表面波氣體傳感器結構示意圖；