[發明專利]一種基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置

在審

• 申請號: 201711203003.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107741455A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 高波;陳大偉;唐焱;張應紅;唐亮;高成;王巖;黃偉;胡清鐘;孫寧
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N29/036
• 分類號: G01N29/036
• 代理公司: 南寧新途專利代理事務所(普通合伙)45119
• 代理人: 方明

技術領域

本發明涉及氣體自動式檢測技術領域，特別涉及一種能自動地檢測特定空間中目標氣體類別的基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置。

背景技術

氣體傳感器是用來檢測氣體的成分、類別和濃度的，并將被測信號轉換為與其成一定關系的電量輸出的裝置或器件。申請號為201410478481.7的中國發明專利提供了一種基于陣列式壓電薄膜傳感器的管道腐蝕監測裝置，該管道腐蝕監測裝置在功能上能夠滿足管道腐蝕監測，但其壓電薄膜傳感器采用陣列式結構構成，該陣列式結構很難將信號激勵產生的超聲波聚焦，且對于相關振幅和頻率較小的信號容易產生誤檢。再者，專利號為CN203894167U的中國實用新型專利提供的拉曼光譜氣體檢測系統是通過設置兩個拉曼氣體分析裝置及不同的光傳感器組，可以使測試人員同時獲取多的檢測數據，雖然該拉曼光譜氣體檢測系統滿足了復雜氣體成分檢測的需求，但是其尺寸較大，靈敏度和集成化程度較低。再如專利號為CN203083915U的中國實用新型專利公開了一種一氧化碳氣體檢測傳感器,該一氧化碳氣體檢測傳感器的檢測精度高，工作穩定可靠，在礦井中一氧化碳濃度過高時報警，為煤礦安全生產種氣體奠定基礎；但應用范圍具有一定的局限性。

發明內容

鑒于以上內容，有必要提供一種基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置，該氣體檢測裝置通過采用點陣式結構的壓電薄膜傳感器來聚焦信號發生器產生的諧振波，放大信號發生器產生的振幅和頻率，提高檢測的準確性，且可應用于不同領域不同類別氣體的檢測，其靈敏度高，應用范圍廣。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置，包括

點陣式壓電薄膜傳感器，所述點陣式壓電薄膜傳感器具有至少一個氣體通道，每個氣體通道具有多個壓電薄膜，所述多個壓電薄膜整合排布在基底上以構成一個點陣式傳感器組，所述壓電薄膜采用聲子晶體材料制成，且在其內表面涂抹有能夠吸附待測氣體的敏感材料；

信號發生器，連接所述點陣式壓電薄膜傳感器，并向所述點陣式壓電薄膜傳感器發出激勵以使點陣式壓電薄膜傳感器產生諧振波；

信號采集分析處理模塊，連接所述點陣式壓電薄膜傳感器，用以獲取所述點陣式壓電薄膜傳感器因諧振波的產生而形成的電信號，并對所述電信號進行放大、濾波以及多通道掃查處理，后應用波形數據分析軟件獲取諧振波的幅頻特性曲線，以獲知所述待測氣體的信息。

進一步地，所述點陣式壓電薄膜傳感器上的氣體通道設置數量超過一個時，所有的氣體通道并排設置。

進一步地，同一氣體通道內壓電薄膜所涂抹的敏感材料為同一類別的敏感材料，且能夠吸附同一種類別的待測氣體；不同氣體通道內壓電薄膜所涂抹的敏感材料的類別不同。

進一步地，所述信號采集分析處理模塊包括依次連接的激光振動儀、鎖相放大器和波形數據分析軟件，其中，所述激光振動儀連接點陣式壓電薄膜傳感器，以通過激光檢測所述電信號的幅頻特性，所述鎖相放大器將激光振動儀所獲取的幅頻特性進行放大、濾波處理后向波形數據分析軟件傳遞信號，所述波形數據分析軟件采用LabVIEW軟件，用以獲取諧振波的幅頻特性曲線，并根據所述幅頻特性曲線獲知待測氣體的信息。

進一步地，所述信號采集分析處理模塊所獲知的待測氣體的信息包括待測氣體所包含氣體的類別及各氣體相應的濃度。

進一步地，所述基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置還包括儲放有所述待測氣體的待測氣體罐，所述待測氣體罐連接點陣式壓電薄膜傳感器，以將所述待測氣體通入氣體通道內。

進一步地，所述基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置還包括儲放有氮氣的氮氣罐，所述氮氣罐連接點陣式壓電薄膜傳感器，以將所述氮氣通入氣體通道內，所述氮氣和待測氣體錯開通入氣體通道內。

進一步地，所述基于點陣式壓電薄膜傳感器的氣體檢測裝置還包括混合氣室，所述混合氣室分別連接點陣式壓電薄膜傳感器、待測氣體罐和氮氣罐，用以混合所述待測氣體和氮氣、并將混合得到的混合氣體通入氣體通道內；所述氮氣罐和混合氣室之間設置有第一流量控制器，所述氮氣罐和點陣式壓電薄膜傳感器之間設置有第二流量控制器。

進一步地，所述混合氣室上設置有可開合的混合排氣孔。

進一步地，所述點陣式壓電薄膜傳感器上設置有可開合的氣道排氣孔，所述氣道排氣孔與點陣式壓電薄膜傳感器上所有的氣體通道均連通。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：