專利名稱：同基座多件復(fù)式氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的氣體傳感器，適用于需要對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、傳感的系統(tǒng)，特別適用于需要阻抗調(diào)節(jié)、溫度自動(dòng)跟隨補(bǔ)償、抗干撓、選擇性要求高等復(fù)合特性的氣體傳感的場(chǎng)合。
現(xiàn)有的氣體傳感器主要由基座、基體、電加熱源、電加熱源電極、基體上的涂敷電極、基體與涂敷電極上的敏感體、敏感體的信號(hào)電極、涂敷電極與信號(hào)電極可靠電連接的金屬導(dǎo)電絲和外罩組成。當(dāng)被測(cè)氣體遇到敏感體時(shí)，敏感體的電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，即氣敏響應(yīng)呈電阻特征，從而通過(guò)信號(hào)電極將這一響應(yīng)變化引出。由于每一氣體傳感器中敏感體的初始阻值在某一溫度下是一相對(duì)固定的值，這一固定值很難滿足各種電路匹配的要求；又由于溫度對(duì)氣體傳感器敏感體的電阻值形成共模噪聲，而且這種影響是非線性的，這種非線性的溫度對(duì)電阻值的影響難以用外電路來(lái)進(jìn)行一致的跟隨補(bǔ)償；普通氣體傳感器還難以消除對(duì)一些不需要?dú)怏w的氣敏干撓。目前，僅靠氣敏材料本身的改進(jìn)，還難以具備對(duì)眾多氣體都有效敏感的廣譜型敏感功能，又難以消除對(duì)一些不需要?dú)怏w產(chǎn)生的敏感信號(hào)。
本實(shí)用新型的目的就是要設(shè)計(jì)出一種新型的氣體傳感器，它不僅具有普通氣體傳感器的功能，而且敏感體的阻值制成抽頭可調(diào)節(jié)；并可利用自身結(jié)構(gòu)給出溫度自動(dòng)跟隨補(bǔ)償信號(hào)；還可消除對(duì)一些不需要?dú)怏w的氣敏干撓信號(hào)；也可制成具有對(duì)許多氣體都有效敏感的功能；對(duì)某些需要?dú)怏w的敏感信號(hào)可通過(guò)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)輸出，或形成補(bǔ)償，從而增加了選擇性。
本實(shí)用新型是以如下方式完成的在基體上制備一個(gè)以上獨(dú)立的敏感體，因而，引出的敏感體的獨(dú)立信號(hào)電極不少于三個(gè)；制備在同一基體上的敏感體，可用絕緣密封材料將其中一部分封閉起來(lái)不感受氣體，此外基體上的敏感體可以彼此相串聯(lián)或并聯(lián)，制備的材料可以不相同；基體可以采用有孔形式或者無(wú)孔形式，當(dāng)采用有孔形式時(shí)，孔內(nèi)放置加熱源，當(dāng)采用無(wú)孔形式時(shí)，一面放置加熱源，另一面制備涂敷電極和敏感體。
該實(shí)用新型在同一基座上構(gòu)成一個(gè)以上氣敏件或在同一基體上用相同材料制備的兩個(gè)或多個(gè)相互串聯(lián)的敏感體，相當(dāng)于同一敏感體按一定阻值抽頭，這種結(jié)構(gòu)的氣體傳感器具有阻值抽頭可調(diào)節(jié)的功能。同時(shí)在相同基體上用相同材料制備的兩個(gè)相串聯(lián)的或分離的幾何尺寸和物理性能都相同的敏感體，將其中一個(gè)敏感體封閉起來(lái)，使之與外界氣體隔離，但與未封閉的另一個(gè)敏感體感受同樣溫度，這種結(jié)構(gòu)能給出溫度自動(dòng)跟隨補(bǔ)償信號(hào)，一但兩個(gè)信號(hào)(一個(gè)來(lái)自封閉的敏感體，另一個(gè)來(lái)自未封閉的敏感體)輸入共模、差模電路中，就可得到極佳的溫度補(bǔ)償效果，由于同一基座上有多件結(jié)構(gòu)，包括同基體和不同基體的多件結(jié)構(gòu)，即可以制備多個(gè)敏感體部件，因而可輸出對(duì)多種氣體成份敏感的，且相互獨(dú)立的多個(gè)氣敏信號(hào)，擴(kuò)大了氣敏范圍；某些相同氣體的敏感信號(hào)可用來(lái)相互加強(qiáng)而提高了該傳感器對(duì)該氣體的選擇性；某些信號(hào)用來(lái)相互抵銷(xiāo)而提高了對(duì)某些氣體的抗干撓性；某些信號(hào)用作補(bǔ)償而提高了該傳感器的穩(wěn)定性和可靠性；這種同基座多件結(jié)構(gòu)的氣體傳感器由于能輸出許多種類(lèi)的信號(hào)，將這些信號(hào)輸入給外電路能合成各種富于實(shí)用的傳感信號(hào)，滿足應(yīng)用上的需要。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型的一種中間有孔的柱體式基體的具體結(jié)構(gòu)，沿柱體中心線的A－A方向(參看圖2)，且垂直于基座平面的剖面圖。
圖2為本實(shí)用新型圖1中的柱體式基體及其上的涂敷電極和金屬導(dǎo)電絲的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實(shí)用新型非柱體式基體的具體結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例一參照?qǐng)D1和圖2，在一個(gè)圓形的膠木基座〔10〕上安裝了加熱源〔24〕的兩個(gè)電極〔1，9〕和敏感體〔14、17、20、28、32〕的信號(hào)電極〔2、3、4、5、6、7、8〕。電極〔1、2、3、4、5、6、7、8、9〕是直徑為0.8毫米的銅絲。在電極〔1、2、3、4、5、6、7、8、9〕上固定一個(gè)直徑為3mm的圓筒型的瓷管基體〔25〕，孔內(nèi)穿有一根直徑為0.1mm電阻值為40Ω的鎳鉻絲加熱源〔24〕?；w〔25〕的外表面用低阻高溫金漿制備了梳狀涂敷電極〔12、15、18、22、26、29、33〕，在厚約5μ的涂敷電極的圓環(huán)上各繞有一根直徑為0.05mm的鉑絲制成的金屬導(dǎo)電絲〔13、16、19、23、27、30、34〕，與涂敷電極達(dá)到良好的電接觸。金屬導(dǎo)電絲〔13、16、19、23、27、30、34〕各自兩個(gè)端頭焊到相應(yīng)的信號(hào)電極〔8、7、6、5、4、3、2〕上，達(dá)到良好電接觸。在基體〔25〕上對(duì)應(yīng)于涂敷電極〔12、15、18、22〕及其相應(yīng)的金屬導(dǎo)電絲〔13、16、19、23〕之間，用ZnSnO加SnO、Sio、Sr、Rb、W、Fe、Zn、As、Pt等處理后的材料制備上相互串聯(lián)的敏感體〔14、17、20〕；在同一基體〔25〕上對(duì)應(yīng)于涂敷電極〔26、29、33〕及其相應(yīng)的金屬導(dǎo)電絲〔27、30、34〕之間，用SnO參有Mgo、Pto、Cao等處理后的材料制備上相互串聯(lián)的另一類(lèi)敏感體〔28、32〕。涂敷電極為梳狀相互交叉式，但不能互相短路。在敏感體〔32〕與另一敏感體〔20〕的外面分別被一層封閉材料〔31〕與〔21〕封閉起來(lái)，不能感受外界氣體，該封閉材料〔31、21〕為硅膠。敏感體〔14〕與〔17〕與〔20〕相互串聯(lián)，敏感體〔28〕與〔32〕相互串聯(lián)；敏感體〔14、17、20〕與敏感體〔28、32〕彼此不相連。整個(gè)基體〔25〕及其上面的敏感體和封閉材料被一金屬網(wǎng)制成的外罩〔11〕罩住。
實(shí)施例二參照?qǐng)D3，在一個(gè)長(zhǎng)方形的膠木基座〔67〕上安裝了加熱源〔66、56〕的電極〔41、53〕，以及敏感體〔58、59、61、63、47〕的信號(hào)電極〔51、50、48、44、45、43、42〕。在電極〔41、42、43、44、45、48、50、51、53〕上固定一個(gè)長(zhǎng)方形的陶瓷基體〔60〕，在基體〔60〕的上平面，用涂金漿制備上涂敷電極〔52、54、55、62、49、64、65〕，涂敷電極〔46〕與〔64〕為同電極。在各涂敷電極與相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電極之間用一鉑絲制成的金屬導(dǎo)電絲相連接，達(dá)到良好電接觸(圖中未畫(huà)出)。在基體〔60〕上的涂敷電極〔52、54、55〕之間用Zn、SnO加SnCl、SiO、Sr、Rb、W、Fe、Zn、As、Pt等處理后的材料制備上相互串聯(lián)的敏感體〔59、58〕。在基體〔60〕上的涂敷電極〔62、49、64、65〕之間用SnO參有MgO、Pto、PbO、Cao等處理后的材料制備上相互串聯(lián)的敏感體〔61、47、63〕。敏感體〔58〕外用封閉材料〔57〕封閉起來(lái)，封閉材料為透明的聚四氟乙烯，還可將涂敷電極〔62〕與〔65〕用 金屬導(dǎo)電絲連接起來(lái)達(dá)到良好電接觸，使敏感體〔61〕與〔47〕并聯(lián)；也可將傳感器的信號(hào)電極〔43〕與〔44〕短接，使敏感體〔61〕與〔47〕并聯(lián)，最后用一金屬網(wǎng)制成的外罩(圖中未畫(huà)出)將基體〔60〕及其上的部件罩在基座〔67〕與外罩之間。
權(quán)利要求1.一個(gè)由基座[10]、基體[25]、電加熱源[24]、電加熱源電極[1、9]、基體[25]上涂敷電極[12、15]、基體[25]與涂敷電極[12、15]上的敏感體[14]、敏感體的信號(hào)電極[7、8]、涂敷電極[12、15]與信號(hào)電極可靠電連接的金屬導(dǎo)電絲[13、16]、外罩[11]組成的氣體傳感器，其特征是在基體[25]上制備一個(gè)以上獨(dú)立的敏感體[14、17、20、28、32]，因而引出的敏感體的獨(dú)立信號(hào)電極[2、3、4、5、6、7、8]不少于三個(gè)。
2.按權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其特征是制備在同一基體〔25〕上的敏感體〔14、17、20、28、32〕，可用絕緣密封材料將其中一部分〔20、32〕封閉起來(lái)不感受氣體。
3.按權(quán)利要求1或2所述的氣體傳感器，其特征是在基體〔25〕上的敏感體〔14、17、20、28、32〕可以彼此相串聯(lián)或并聯(lián)，制備的材料可以不相同。
4.按權(quán)利要求1或2或3所述的氣體傳感器，其特征是基體〔25〕可以采用有孔形式或者無(wú)孔形式，當(dāng)采用有孔形式時(shí)，孔內(nèi)放置加熱源〔24〕，當(dāng)采用無(wú)孔形式時(shí)，一面放置加熱源〔56、66〕，另一面制備涂敷電極〔55、54、52、62、64、49、65、46〕和敏感體〔58、59、61、63、47〕。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能夠靠自身結(jié)構(gòu)給出溫度自動(dòng)跟隨補(bǔ)償信號(hào)、可具有阻抗抽頭可調(diào)、較強(qiáng)的抗干擾能力、氣敏選擇性好等特性的新型氣體傳感器。它適用于需要對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、傳感的場(chǎng)合。它是在同一基體或另一同基座的基體上使相連的或者不相連的氣體敏感體與相應(yīng)的電極構(gòu)成兩個(gè)或兩個(gè)以上部件；在這些部件中可以將一些封閉起來(lái)作為溫度補(bǔ)償部件；這些相連的或者不相連的氣體敏感體可以用相同氣敏材料或不相同的氣敏材料制成。
文檔編號(hào)G01N27/12GK2082861SQ9022214
公開(kāi)日1991年8月14日 申請(qǐng)日期1990年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月18日
發(fā)明者趙安然, 彭曼澤 申請(qǐng)人:趙安然