[發(fā)明專利]無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710232914.4
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107085015B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚秋林;郭曉威;熊繼軍;翟成瑞;張文棟;董和磊;王海星;張磊;郭彥杰;逯斐;劉文怡
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N27/12;G01K7/34
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳;王芳

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有氣體傳感器穩(wěn)定性差、重復(fù)使用率低及需要電源供電導(dǎo)致傳感器壽命年限短、不能在高溫工作的技術(shù)問題，提供了一種無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器及其制備方法，傳感器包括介質(zhì)基底，介質(zhì)基底的一側(cè)設(shè)置氣體測試電感線圈和叉指電容，叉指電容設(shè)置在氣體測試電感線圈的內(nèi)側(cè)，且叉指電容與氣體測試電感線圈的內(nèi)圈相連，叉指電容表面附著GO/In₂O₃氣敏薄膜，介質(zhì)基底的另一側(cè)設(shè)置溫度測試線圈，溫度測試線圈與其自身存在的寄生電容形成一個(gè)LC諧振回路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理，利用無線無源的方法進(jìn)行測量，提高了測量的穩(wěn)定性，降低了功耗，利于實(shí)現(xiàn)氣體、溫度雙參數(shù)傳感器的一體化、微型化，便于加工，成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化的進(jìn)行，越來越多的有毒氣體不斷出現(xiàn)，威脅著對人類的生存和健康。目前大多數(shù)的氣體傳感器都是金屬氧化物氣體傳感器，具有較高的靈敏度，響應(yīng)迅速和使用簡單等特點(diǎn)，但其穩(wěn)定性較差，較低的可重復(fù)使用率等，而且傳統(tǒng)的氣體傳感器都是有源的，需要電源供電，這樣導(dǎo)致了傳感器壽命年限短，不能在高溫下工作，其應(yīng)用領(lǐng)域受到了很大的限制。近年來，隨著無線無源技術(shù)的發(fā)展以及環(huán)保生活的提倡，無線無源氣體傳感器已經(jīng)成為了未來研究的新方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有氣體傳感器穩(wěn)定性差、重復(fù)使用率低及需要電源供電導(dǎo)致傳感器壽命年限短、不能在高溫工作的技術(shù)問題，提供了一種無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器及其制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器，采用磁控濺射技術(shù)制備而成，包括采用LTCC基板制成的介質(zhì)基底，介質(zhì)基底的一側(cè)設(shè)置氣體測試電感線圈和叉指電容，所述叉指電容設(shè)置在氣體測試電感線圈的內(nèi)側(cè)，且叉指電容與氣體測試電感線圈的內(nèi)圈相連，叉指電容表面附著GO/In₂O₃氣敏薄膜，所述介質(zhì)基底的另一側(cè)設(shè)置溫度測試線圈，所述溫度測試線圈與其自身存在的寄生電容形成一個(gè)LC諧振回路。

一種無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器的制備方法，包括以下步驟：首先在LTCC基板上加工金屬過孔，用于氣體測試電感線圈與叉指電容的互連；利用磁控濺射的技術(shù)將金靶材上的金原子濺射到LTCC基板的正面和背面，在LTCC基板的正面濺射出氣體測試電感線圈和叉指電容，在LTCC基板的背面濺射出溫度測試線圈；采用Hummers法制備出氧化石墨烯GO；利用溶膠凝膠的方法制備得到淡黃色粉末In₂O₃，將得到的淡黃色粉末在瑪瑙研缽研磨得到細(xì)化的納米In₂O₃顆粒；將制備好的GO與制備好的納米In₂O₃顆粒進(jìn)行摻雜，涂覆到叉指電容上，將叉指電容完全覆蓋。

無線無源氣體、溫度雙參數(shù)傳感器具體的制備步驟為：

（1）首先在LTCC基板上加工金屬過孔，用于氣體測試電感線圈與叉指電容的互連，再利用層壓的技術(shù)將兩層LTCC基板層壓成為一體；

（2）首先利用勻膠機(jī)在制備成一體的LTCC基板的正面勻一層光刻膠，將氣體測試電感線圈與叉指電容掩膜版利用光刻機(jī)把LTCC基板上的光刻膠去掉，然后用磁控濺射儀把金原子濺射到基板上，最后把多余的光刻膠用丙酮清洗掉，留下了氣體測試電感線圈與叉指電容；利用與LTCC基板正面同樣的工藝在LTCC基板背面把溫度測試線圈濺射上去，形成了氣體、溫度雙參數(shù)的無線無源傳感器；