[實(shí)用新型]具有自加熱和溫度補(bǔ)償功能的薄膜氫氣傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820249815.7
• 申請(qǐng)日: 2018-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207816885U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張毅;李翀;莊志;張平;毛勇建
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/12
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/12
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有自加熱和溫度補(bǔ)償功能的薄膜氫氣傳感器，包括殼體、頂蓋、傳感芯片和轉(zhuǎn)接電路板，轉(zhuǎn)接電路板安裝于殼體內(nèi)腔的底部，傳感芯片安裝于轉(zhuǎn)接電路板上，轉(zhuǎn)接電路板上設(shè)有焊盤(pán)，傳感芯片的接線端與焊盤(pán)連接，電纜的內(nèi)端穿過(guò)電纜孔與焊盤(pán)連接；傳感芯片由下而上依次設(shè)有基底層、絕緣層、下層阻氫層、加熱/測(cè)溫層、上層阻氫層、氫敏層、抗氧化層，加熱/測(cè)溫層設(shè)有測(cè)溫電阻絲和加熱電阻絲，氫敏層設(shè)有氫敏電阻絲。本實(shí)用新型通過(guò)在傳感芯片上設(shè)置加熱電阻絲，使傳感芯片具有自加熱功能，通過(guò)將傳感芯片封裝在封閉的殼體內(nèi)腔內(nèi)，便于增加溫度補(bǔ)償效果，從而提高測(cè)量精度；通過(guò)安裝轉(zhuǎn)接電路板，使其便于應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種薄膜氫氣傳感器，尤其涉及一種具有自加熱和溫度補(bǔ)償功能的薄膜氫氣傳感器，采用不同封裝和轉(zhuǎn)接方法也可適用于微間隙層間氫氣測(cè)量。

背景技術(shù)

氫氣作為一種新型的清潔能源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和軍工航空領(lǐng)域中，但其也是一種危險(xiǎn)氣體，當(dāng)其濃度高于4％時(shí)極易發(fā)生爆炸，威脅生產(chǎn)和人員安全。因此無(wú)論是在新能源開(kāi)發(fā)中氫氣生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和作為燃料電池氫能使用方面，還是在航空工業(yè)中氫氣燃料安全性檢測(cè)，以及核電工業(yè)預(yù)防氫泄露事故，氫爆快速預(yù)警及核廢料處理等方面，可靠的氫氣檢測(cè)都具有重要意義。

氫氣傳感器種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)傳感器各有優(yōu)缺點(diǎn)，多數(shù)氣氛傳感探頭存在體積大、易受溫度干擾等缺點(diǎn)，因此在某些如微間隙等密閉狹小空間內(nèi)，或者充放氣和溫度變化大的場(chǎng)合均無(wú)法適用。其中伴隨半導(dǎo)體制備工藝成熟和后處理工藝不斷完善，迅速發(fā)展起來(lái)一種薄膜電阻型氫氣傳感器，簡(jiǎn)稱薄膜氫氣傳感器，其主要工作原理是當(dāng)傳感器暴露在氫氣中，氫氣吸附、滲透會(huì)使傳感器中氫敏材料敏感層電阻變大，當(dāng)傳感器從氫氣中移開(kāi)，氫氣會(huì)脫離氫敏材料，使氫敏電阻降低并恢復(fù)到零點(diǎn)電阻。由于其具有體積微小、量程大、后端測(cè)試設(shè)備和測(cè)試技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，在某些狹小空間內(nèi)應(yīng)用具有很好的前景。但薄膜氫氣傳感器，具有強(qiáng)的溫度敏感特性，環(huán)境溫度和周?chē)諝獾奈⑿…h(huán)境溫度波動(dòng)和充放氣時(shí)氣流波動(dòng)大，都會(huì)給測(cè)量帶來(lái)很大誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種測(cè)量誤差小的具有自加熱和溫度補(bǔ)償功能的薄膜氫氣傳感器。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種具有自加熱和溫度補(bǔ)償功能的薄膜氫氣傳感器，包括殼體、頂蓋和傳感芯片，所述殼體內(nèi)設(shè)有殼體內(nèi)腔，所述傳感芯片置于所述殼體內(nèi)腔內(nèi)，所述頂蓋安裝在所述殼體上，所述薄膜氫氣傳感器還包括轉(zhuǎn)接電路板，所述轉(zhuǎn)接電路板安裝于所述殼體內(nèi)腔的底部且所述轉(zhuǎn)接電路板與所述殼體內(nèi)腔的底部之間設(shè)有絕緣層，所述傳感芯片安裝于所述轉(zhuǎn)接電路板上，所述轉(zhuǎn)接電路板上設(shè)有焊盤(pán)，所述傳感芯片的接線端與所述焊盤(pán)連接，所述殼體內(nèi)腔的腔壁上設(shè)有電纜孔，電纜的內(nèi)端穿過(guò)所述電纜孔與所述焊盤(pán)連接；所述傳感芯片由下而上依次設(shè)有基底層、絕緣層、下層阻氫層、加熱/測(cè)溫層、上層阻氫層、氫敏層、抗氧化層，所述加熱/測(cè)溫層設(shè)有測(cè)溫電阻絲和加熱電阻絲，所述氫敏層設(shè)有氫敏電阻絲。

根據(jù)實(shí)際需要，所述轉(zhuǎn)接電路板為適用于微間隙傳感芯片的轉(zhuǎn)接電路板，包括由聚酰胺樹(shù)脂制作而成的柔性薄膜基底，所述柔性薄膜基底上設(shè)有所述焊盤(pán)，所述微間隙傳感芯片粘貼在所述柔性薄膜基底上，所述微間隙傳感芯片的電極與所述焊盤(pán)之間通過(guò)金絲連接；或者，所述轉(zhuǎn)接電路板為適用于插拔式傳感芯片的轉(zhuǎn)接電路板，包括芯片封裝殼體和PCB基板，所述插拔式傳感芯片置于所述芯片封裝殼體內(nèi)，所述芯片封裝殼體安裝在所述PCB基板上，所述PCB基板上設(shè)有相互連接的所述焊盤(pán)和焊盤(pán)孔，所述插拔式傳感芯片的電極與所述焊盤(pán)之間通過(guò)金屬引線連接。

為了便于絕緣安裝，所述殼體下面設(shè)有絕緣墊。

為了使外部氣體能夠進(jìn)入殼體內(nèi)腔內(nèi)，所述殼體的側(cè)壁上設(shè)有與所述殼體內(nèi)腔相通的側(cè)氣孔，所述頂蓋上設(shè)有所述殼體內(nèi)腔相通的頂部氣孔。