[發明專利]一種基于聲表面波模式的天然氣傳感器及泄漏監測系統

在審

• 申請號: 201910384773.7
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110067946A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 李媛媛;馬連杰;曹樂;江蓓;沈祥翼;楊健;楊剛;武國飛;許浩源
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 劉朵朵

本發明公開了一種基于聲表面波模式的天然氣傳感器及泄漏監測系統，天然氣傳感器包括一塊中心對稱的壓電材料基片及兩組以上叉指換能器；叉指換能器為延遲線型聚焦叉指換能器，每組叉指換能器包括一個輸入叉指換能器和一個輸出叉指換能器，輸出叉指換能器的金屬電極為折線形，折線由兩段相互連接的線段組成，折線向壓電材料基片的對稱中心開口；各組叉指換能器的延遲路徑中心位置重疊且與壓電材料基片的對稱中心重疊，延遲路徑所在直線不重疊。泄漏監測系統包括密封保護罩、傳感器保護罩、傳力柱和依次連接的傳感器組件、信號接收裝置及報警裝置。本發明的傳感器體積小，檢測精度高，抗干擾性能強，工作無源無線；監測系統反應速度快，安全性好。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，涉及一種基于聲表面波模式的天然氣傳感器及泄漏監測系統。

背景技術

隨著城市化進程的不斷推進，越來越多的家庭選擇天然氣代替過去的煤氣進行做飯、洗澡等。但是，由于人們對天然氣泄漏的問題的不重視，也經常會出現天然氣泄漏爆炸、人員窒息的死亡事件。對天然氣進行實時監控能夠保障人民生命財產的安全。而目前市面上的天然氣監測裝置體積較大，大多安裝在廚房頂部或廚房墻壁四周等位置，同時由于廚房空間的狹小，往往當監測裝置監測到天然氣泄漏時，已經非常容易發生事故了，其仍存在較大的不穩定性。此外，市場上的檢測裝置都是有源有線裝置，容易發生漏電，這將給安全帶來極大的隱患。

因此，開發一種安全性好、安裝便捷且監測精度高的天然氣泄漏監測系統極具現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術體積較大且安全性不佳的缺陷，提供一種安全性好、安裝便捷且監測精度高的天然氣泄漏監測系統。本發明開發了一種基于聲表面波模式的天然氣傳感器，傳感器的輸出叉指換能器采用折線形的金屬電極，其聚焦能力強，聚焦處的敏感度高即顯著提高了傳感器的檢測精度，同時傳感器采用多組叉指換能器，其可獲取多組數據，通過對多組數據進行分析，能夠有效消除環境的干擾，提高傳感器的抗干擾性能。本發明的傳感器體積小，檢測精度高，抗干擾性能強，應用前景好。本發明還基于以上傳感器設計了一種天然氣泄漏監測系統，在天然氣管道接口處安裝兩傳感器，一用于檢測管道壓力，一用于檢測天然氣是否泄漏，同時設有與傳感器信號連接的信號接收裝置，通過信號接收裝置即可知曉天然氣是否泄漏，并獲取天然氣壓力。由于本發明的傳感器體積小，本發明的天然氣泄漏監測系統的檢測裝置直接安裝在天然氣管道，可實時對天然氣進行監測，其反應速度快，安全性好。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于聲表面波模式的天然氣傳感器，包括一塊中心對稱的壓電材料基片及兩組以上叉指換能器；

所述叉指換能器為延遲線型聚焦叉指換能器，每組叉指換能器包括一個輸入叉指換能器和一個輸出叉指換能器，且輸入叉指換能器和輸出叉指換能器分別固定于壓電材料基片的兩端，所述輸出叉指換能器的金屬電極為折線形，折線由兩段相互連接的線段組成，折線向壓電材料基片的對稱中心開口；

各組叉指換能器的延遲路徑中心位置重疊且與壓電材料基片的對稱中心重疊；

各組叉指換能器的延遲路徑所在直線不重疊。

本發明的基于聲表面波模式的天然氣傳感器，采用折線形的金屬電極的叉指換能器會在壓電材料基片的表面激發具有高強度和高波束寬度壓縮比的聲表面波，并且局限于小的局部區域，即聚焦中心周邊的局部區域，其聚焦能力強，聚焦處的敏感度高即顯著提高了傳感器的檢測精度，折線具體為兩折線，一方面其加工難度低，成本低廉，另一方面，通過控制其開口方向即可控制其聚焦方向，通過控制折線的夾角還能調整傳感器的檢測精度，同時傳感器采用多組叉指換能器，其可獲取多組數據，通過對多組數據進行分析，能夠有效消除環境的干擾，提高傳感器的抗干擾性能。各組叉指換能器的延遲路徑所在直線不重疊是指兩組叉指換能器在壓電材料基片上圍成的形狀為四邊形，三組為六邊形，四組為八邊形，以此類推。

作為優選的技術方案：