[實(shí)用新型]一種新型氣體傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320133925.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN203117152U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高國強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫高頓傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/26
• 分類號(hào): G01N27/26
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種新型氣體傳感器。

背景技術(shù)

有毒氣體如一氧化碳、硫化氫等對(duì)身體有害，因此在易于接觸這些毒氣的環(huán)境里檢測(cè)它們的濃度是非常必要的。檢測(cè)有毒氣體濃度的傳感器種類有很多，如半導(dǎo)體型傳感器、電化學(xué)傳感器、光纖型傳感器和催化燃燒型傳感器等。上述傳感器中，電化學(xué)氣體傳感器因其準(zhǔn)確、靈敏、穩(wěn)定可靠、響應(yīng)迅速，目前已成為國際上的主流傳感器，主要用于檢測(cè)ppm（百萬分之一）濃度級(jí)有毒氣體。

電化學(xué)傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前只有少數(shù)國家和公司能夠生產(chǎn)。典型的電化學(xué)傳感器由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成，并由一個(gè)薄電解層隔開（參見圖1）。在圖1中，該電化學(xué)毒氣傳感器包括塑料外殼9，并行設(shè)置在塑料外殼9之內(nèi)的透氣膜2、工作電極3、參比電極4和對(duì)電極5，設(shè)置在透氣膜2和工作電極3之間的O型密封圈11，分別設(shè)置在工作電極3和參比電極4之間、以及參比電極4和對(duì)電極5之間的隔膜10，以及設(shè)置在對(duì)電極5下方的電解液儲(chǔ)存空間，在電解液儲(chǔ)存空間上可以加蓋電解液儲(chǔ)液蓋6。在塑料外殼9的頂壁開設(shè)有氣體擴(kuò)散通道1，在塑料外殼9的底壁開設(shè)有與電解液儲(chǔ)液蓋6上的開口相匹配的注液口8。在塑料外殼的底部外側(cè)，設(shè)有分別與工作電極3、參比電極4和對(duì)電極5連接的三個(gè)金屬引腳7。

電化學(xué)氣體傳感器的基本工作原理類似燃料電池，用含貴金屬（如鉑黑）的多孔擴(kuò)散薄膜作為工作電極。氣體首先透過傳感器頂端小孔，擴(kuò)散至憎水屏障，最終到達(dá)工作電極表面，工作電極催化分解擴(kuò)散進(jìn)入傳感器內(nèi)的氣體、獲得電子、電子流向?qū)﹄姌O形成電流回路，此電流與進(jìn)入傳感器內(nèi)的氣體濃度成正比，測(cè)量該電流即可確定氣體濃度。針對(duì)被測(cè)氣體而設(shè)計(jì)的電極材料使工作電極發(fā)生的催化反應(yīng)可以是氧化機(jī)理，也可以是還原機(jī)理。

傳感器的腔體內(nèi)注有電解質(zhì)溶液（多為腐蝕性酸、堿或鹽溶液），這些電解質(zhì)溶液一部分吸附在隔膜上，一部分存貯在傳感器底部的一個(gè)腔體，通常是一個(gè)倒扣在外殼底部的塑料蓋子型，稱為電解液儲(chǔ)液蓋（參見圖1）。三個(gè)電極只有充分浸潤在電解液里，上述的電化學(xué)反應(yīng)才能正常發(fā)生。

制造電化學(xué)傳感器的工藝流程是：傳感器外殼的底部留有一個(gè)小的開口（直徑大約為1~3mm），稱為注液口。在傳感器的其它部件都組裝好后，用針筒和針頭將一定量的電解液從外殼底部的注液口注入傳感器內(nèi)部，然后將注液口封上。為了防止電解質(zhì)溶液漏出傳感器，注液口的密封是至關(guān)重要的。

在現(xiàn)有技術(shù)中，注液口的密封有以下幾種方式：

⑴用一種膠，如環(huán)氧樹脂或光敏膠，填充入注液口里，固化后將注液口密封；

⑵用一個(gè)柱形塑料塞子，嵌入注液口，表面削平后再用膠加固；

⑶用一個(gè)小圓片塑料薄膜，貼在注液口外表面，再用熱壓的方式（類似熱封塑料袋口），將塑料薄膜封在注液口上。

但是，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺陷：

⑴易漏液：膠封本質(zhì)上是兩種不同材料之間的粘合，容易出現(xiàn)縫隙、脫膠等現(xiàn)象而產(chǎn)生漏液；塑料塞子嵌入、削平、再用膠固化的方法，容易產(chǎn)生封堵不密而漏液現(xiàn)象；圓片塑料薄膜熱壓的方法雖較為可靠，但也經(jīng)常發(fā)生薄膜脫落而漏液現(xiàn)象；

⑵工作量大：膠封從工藝上講工作量較大，塑料塞子嵌入、削平、再用膠固化的方法消耗人工；

⑶易腐蝕引腳：電解液儲(chǔ)液蓋是直接倒扣在傳感器外殼底部的，電解液會(huì)從傳感器外殼和儲(chǔ)液蓋的縫隙中滲透到底部接觸到金屬引腳，引腳發(fā)生腐蝕現(xiàn)象從而影響傳感器性能；

⑷外形不美觀：現(xiàn)有技術(shù)密封的注液口外觀比較差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種新型氣體傳感器，具體地，是一種電化學(xué)新型氣體傳感器，以實(shí)現(xiàn)不易漏液、工作量小、不易腐蝕引腳和外形美觀的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種新型氣體傳感器，主要包括外殼，嵌套在所述外殼內(nèi)部的內(nèi)杯，自上向下設(shè)置在所述內(nèi)杯內(nèi)部、且相互之間絕緣的工作電極、參比電極和對(duì)電極，以及配合安裝在所述內(nèi)杯底部內(nèi)側(cè)、且位于所述電極下方的電解液儲(chǔ)液蓋。

進(jìn)一步地，在所述外殼底部開設(shè)有空穴，在所述內(nèi)部底部設(shè)有細(xì)管；所述細(xì)管從外殼底部朝外伸出，能夠作為注液口；

裝配時(shí)，先將所述內(nèi)杯放入外殼，使內(nèi)杯底部的細(xì)管嵌入外殼底部的空穴、從外殼底部朝外伸出；再將所述電解液儲(chǔ)液蓋放入內(nèi)杯底部，在該新型氣體傳感器的所有部件全部裝配完成后，以所述細(xì)管作為注液口，向該新型氣體傳感器中注入電解液；然后用熱壓法將注液口封閉。