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      一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜的制作方法

      文檔序號(hào):10685398閱讀:262來(lái)源:國(guó)知局
      一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜的制作方法
      【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)涉及一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控CO2、NO2氣體濃度的SAW傳感器,所述SAW傳感器基于SAW器件,擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一,進(jìn)行CO2氣體的探測(cè),通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二,進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);對(duì)每種氣體均采用雙通道同時(shí)探測(cè),大大增加了對(duì)氣體探測(cè)的穩(wěn)定性,保證了傳感器讀取數(shù)據(jù)的可信度,使得該配電柜對(duì)氣體檢測(cè)的靈敏度高,并且重復(fù)性良好,高溫下測(cè)試穩(wěn)定性佳。
      【專(zhuān)利說(shuō)明】
      一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001]本申請(qǐng)涉及配電柜領(lǐng)域,尤其涉及一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜。
      【背景技術(shù)】
      [0002]配電柜是配電系統(tǒng)的末級(jí)設(shè)備,主要用在電力系統(tǒng),用以放置動(dòng)力設(shè)備、照明設(shè)備等。防雷配電柜特指具備防雷擊功能的配電柜,是配電柜的一種。
      [0003]然而,隨著使用環(huán)境的復(fù)雜化,防雷配電柜應(yīng)用環(huán)境日趨多元,比如周邊環(huán)境存在危險(xiǎn)氣體、C02、N02等氣體,而這些氣體濃度過(guò)量時(shí)均會(huì)對(duì)人身安全造成影響,嚴(yán)重者危機(jī)生命,現(xiàn)有防雷配電柜功能較單一,不能滿(mǎn)足更大的需求。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問(wèn)題,本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控C02、N02氣體濃度的SAW傳感器,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一,進(jìn)行CO2氣體的探測(cè),通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二,進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控派射一層Ni膜,所述Ni膜厚度為200nm。
      [0005]優(yōu)選地,所述防雷配電柜中SAW傳感器的制備方法包括以下步驟:
      [0006]步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率;
      [0007]步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:3:5:1的比例配制而成;
      [0008]步驟三,制備敏感薄膜材料:
      [0009](a)制備敏感薄膜材料一:取85mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料一;
      [0010](b)制備敏感薄膜材料二:取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取1mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理lh,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ;
      [0011]((3)制備敏感薄膜材料三:將熒光指示劑此卬?7)3(:12和1?11((1??)3(:12按1:2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鑜h,即得到敏感薄膜材料三;
      [0012]步驟四,制備SAW傳感器:
      [0013](a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
      [0014](b)將SAW器件放入真空干燥箱中95 °C下干燥20h;
      [0015](c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;
      [0016](d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      [0017]本申請(qǐng)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果:
      [0018]1.結(jié)構(gòu)方面,采用五通道SAW器件,其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一,進(jìn)行CO2氣體的探測(cè),通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二,進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);對(duì)每種氣體均采用雙通道同時(shí)探測(cè),大大增加了對(duì)氣體探測(cè)的穩(wěn)定性,保證了傳感器讀取數(shù)據(jù)的可信度;
      [0019]2.敏感薄膜材料一由聚醚酰亞胺(PEI)材料、聚噻吩材料和Ni納米粉末材料組成,Ni納米粉末材料的納米尺度的粒徑保證了有機(jī)物PEI和聚噻吩的分散性,大大提高了敏感材料對(duì)CO2的靈敏度;
      [0020]3.敏感薄膜材料二由聚苯胺材料、多壁碳納米管材料和鈦酸鋇材料組成,其中,聚苯胺大部分復(fù)合在碳納米管表面,由于碳納米管的中空結(jié)構(gòu)和極大的比表面積,從物理結(jié)構(gòu)方面大大增加了聚苯胺對(duì)NO2氣體的吸附能力;
      [0021]4、本申請(qǐng)的敏感薄膜材料三由熒光指示劑Ru(bpy)3Cl:^PRu(dpp)3Cl2組成,進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)酵罐對(duì)CO2的感應(yīng)能力。
      [0022]本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。應(yīng)當(dāng)理解的是,以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的,并不能限制本申請(qǐng)。
      【附圖說(shuō)明】
      [0023]此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分,示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例,并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
      [0024]圖1是本發(fā)明防雷配電柜外部安裝的SAW傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0025]圖2是圖1中的SAW傳感器的通道一或通道二區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0026]圖3是圖1中的SAW傳感器的通道四或通道五區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0027]圖4是根據(jù)實(shí)施例示出的制作傳感器五通道結(jié)構(gòu)的方法流程圖。
      [0028]其中:01_敏感薄膜材料一,02-敏感薄膜材料二,03-Ni膜,04-敏感薄膜材料三。
      【具體實(shí)施方式】
      [0029]這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明,其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí),除非另有表示,不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反,它們僅是與如所附權(quán)利要求書(shū)中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
      [0030]下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本申請(qǐng)的公開(kāi),下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然,它們僅僅為示例,并且目的不在于限制本申請(qǐng)。此外,本申請(qǐng)可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的,其本身不只是所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜,本申請(qǐng)?zhí)峁┝说母鞣N特定的工藝和材料的例子,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征值“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例,這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
      [0031]在本申請(qǐng)的描述中,需要說(shuō)明的是,除非另有規(guī)定和限定,術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是機(jī)械連接或電連接,也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通,可以是直接相連,也可以通過(guò)中間媒介間接相連,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
      [0032]隨著社會(huì)生產(chǎn)生活的不斷進(jìn)步,人類(lèi)燃燒化石燃料越來(lái)越多,導(dǎo)致二氧化碳、二氧化氮等的排放已經(jīng)超過(guò)環(huán)境所能承受的范圍,由于二氧化碳會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng),二氧化氮是形成酸雨和光化學(xué)污染的主要因素之一,已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類(lèi)的生產(chǎn)生活,因此有必要對(duì)二氧化碳、二氧化氮的排放進(jìn)行監(jiān)控。
      [0033]二氧化碳,是一種空氣中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)化合物,分子式為C02,氧原子與碳原子之間是共價(jià)鍵結(jié)合,形成非極性直線(xiàn)型結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,常溫下,二氧化碳?xì)怏w是無(wú)色無(wú)味的,可溶于水,并與水生成碳酸。由于二氧化碳具有保溫作用,其大量排放導(dǎo)致了地球氣溫的日益上升,有數(shù)據(jù)表明,近一個(gè)世紀(jì)以來(lái),全球氣溫升高了0.6攝氏度,長(zhǎng)此以往,其對(duì)海平面的上升及環(huán)境的影響將不斷增加。
      [0034]二氧化氮是一種棕紅色、高度活性的氣態(tài)物質(zhì)。二氧化氮在臭氧的形成過(guò)程中起著重要作用。人為產(chǎn)生的二氧化氮主要來(lái)自高溫燃燒過(guò)程的釋放,比如機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、鍋爐廢氣的排放等。二氧化氮還是酸雨的成因之一,所帶來(lái)的環(huán)境效應(yīng)多種多樣,比如對(duì)濕地和陸生植物物種之間競(jìng)爭(zhēng)與組成變化的影響,大氣能見(jiàn)度的降低,地表水的酸化,富營(yíng)養(yǎng)化以及增加水體中有害于魚(yú)類(lèi)和其它水生生物的毒素含量。
      [0035]氣體傳感器,是一種可以感受外界氣體濃度、種類(lèi)等的變化,并將這種變化轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的信號(hào)(比如電壓、電流等信號(hào)),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的檢測(cè)的器件。一般氣體傳感器包括氣敏材料、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、敏感基片及輔助電源等部分。按照敏感原理對(duì)氣體傳感器分類(lèi),可分為半導(dǎo)體式氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、紅外線(xiàn)氣體傳感器、高分子式氣體傳感器等。
      [0036]其中,敏感薄膜氣傳感器是現(xiàn)在研究的重點(diǎn),通常情況下,利用滴涂、旋涂、蒸發(fā)鍍膜等方法,將敏感薄膜制備在石英晶體微天平(QCM)、聲表面波(SAW)等器件上,由于氣體吸附在敏感薄膜上,造成敏感薄膜的性質(zhì)變化,進(jìn)而引起傳感器的輸出電信號(hào)產(chǎn)生變化,從而得以檢測(cè)目標(biāo)氣體的類(lèi)型和種類(lèi)。
      [0037]SAW傳感器的原理是傳感器由于壓電效應(yīng)會(huì)發(fā)出聲波信號(hào),該信號(hào)由于處于被檢測(cè)氣體中,其頻率、聲波、振幅等會(huì)發(fā)生變化,從而達(dá)到檢測(cè)氣體的目的。聲表面波的激發(fā)和檢測(cè)是通過(guò)叉指換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)的,叉指換能器(IDT)是在壓電基片表面上形成形狀像兩只手的手指交叉狀的金屬圖案,它的作用是實(shí)現(xiàn)聲-電換能。
      [0038]針對(duì)生產(chǎn)生活中對(duì)于二氧化碳、二氧化氮?dú)怏w檢測(cè)的重要性,以及現(xiàn)有傳感器的不足(比如敏感度較低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、針對(duì)性不高),本方案基于SAW器件,制備了五通道⑶2和N02氣體傳感器。
      [0039]SAW器件的制作工藝較成熟,本方案采用的是中心頻率為525MHz的五通道結(jié)構(gòu)SAW延遲線(xiàn)型器件,基底選擇的是石英材料,叉指換能器的電極為Cr金屬。每個(gè)通道由一對(duì)叉指換能器組成,分別作為輸入和輸出換能器,輸入換能器中輸入的電信號(hào)產(chǎn)生交變電場(chǎng),由于壓電效應(yīng)在基底內(nèi)激發(fā)彈性振動(dòng),產(chǎn)生聲表面波,輸出換能器接收聲表面波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),對(duì)電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
      [0040]通道一、通道二用來(lái)作為CO2氣體的測(cè)量通道,通道三用來(lái)作為參考通道,通道四、通道五用來(lái)作為NO2氣體的測(cè)量通道。當(dāng)氣體環(huán)境發(fā)生變化,那么參考通道與其它通道的頻率漂移是一樣的,通過(guò)振蕩器之間的差頻可以消除環(huán)境變化引起的干擾。
      [0041 ] 實(shí)施例1
      [0042]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控C02、N02氣體濃度的SAW傳感器;如圖1所示SAW傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一 (01),進(jìn)行CO2氣體的探測(cè);通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二 (02),進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜(03),所述Ni膜厚度為200nm;圖2示出了圖1中的SAW傳感器的通道一或通道二區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次,圖3是圖1中的SAW傳感器的通道四或通道五區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0043]圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的SAW傳感器的制備方法,包括以下步驟:
      [0044]步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率;
      [0045]步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:3:5:1的比例配制而成;
      [0046]步驟三,制備敏感薄膜材料:
      [0047](a)制備敏感薄膜材料一(01):取85mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料一;
      [0048](b)制備敏感薄膜材料二 (02):取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取1mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理I h,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ;
      [0049](c)制備敏感薄膜材料三(04):將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl:^Ru(dpp)3Cl2按1:2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鑜h,即得到敏感薄膜材料三;[0050 ] 步驟四,制備SAW傳感器:
      [0051](a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
      [0052 ] (b)將SAW器件放入真空干燥箱中95 °C下干燥20h;
      [0053](c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;
      [0054](d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      [0055]優(yōu)選地,SAW氣體傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試腔和測(cè)試電路、動(dòng)態(tài)配氣裝置和頻率計(jì)數(shù)器組成。動(dòng)態(tài)配氣裝置用來(lái)混合不同濃度的待測(cè)氣體并控制氣體的流量;測(cè)試電路用來(lái)在SAW器件上施加交變電壓;頻率計(jì)數(shù)器用來(lái)實(shí)時(shí)記錄在目標(biāo)氣體中傳感器的頻率變化。其中,定義靈敏度為傳感器頻率的變化量與初始頻率的比值;響應(yīng)時(shí)間為傳感器與氣體接觸開(kāi)始到傳感器頻率變化量為峰值變化量的90%所用的時(shí)間;恢復(fù)時(shí)間為傳感器與氣體接觸停止開(kāi)始到傳感器頻率恢復(fù)值得90 %所用的時(shí)間。
      [0056]首先,將制作好的聲表面波氣體傳感器放入密封測(cè)試腔中,打開(kāi)配氣系統(tǒng),向測(cè)試腔中通入犯,排出空氣,等到傳感器的頻率穩(wěn)定之后。開(kāi)始向測(cè)試腔中通入C02,待傳感器頻率穩(wěn)定后,關(guān)閉CO2,然后再次通入N2,待傳感器頻率再次穩(wěn)定。采用該方法,依次測(cè)試500ppm、2500ppm的⑶2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道一和通道二得到頻率變化量分別為2.6KHz、4.7KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為6min和3min,并且通道一和通道二對(duì)每次讀數(shù)的差值小于4% ;
      [0057]然后,利用相同的測(cè)試步驟,將CO2氣體改為NO2氣體,依次測(cè)試50ppm、250ppm的NO2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道四和通道五得到頻率變化量分別為3.1KHz,5.5KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為5min和12min,并且通道四和通道五對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7%。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出,該五通道SAW結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)C02、N02氣體的靈敏度較好,并且對(duì)每種氣體均采用雙通道測(cè)試,得到的數(shù)據(jù)可信度大大提高。在工作溫度為80°C下,測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)值在±5%,表現(xiàn)較好的高溫穩(wěn)定性能。
      [0058]測(cè)試說(shuō)明,本發(fā)明防雷配電柜安裝有SAW傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的高靈敏檢測(cè),并且高溫下穩(wěn)定性良好。
      [0059]關(guān)于上述實(shí)施例中的裝置,其中各個(gè)模塊執(zhí)行操作的具體方式已經(jīng)在有關(guān)該方法的實(shí)施例中進(jìn)行了詳細(xì)描述,此處將不做詳細(xì)闡述說(shuō)明。
      [0060]實(shí)施例2
      [0061]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控C02、N02氣體濃度的SAW傳感器;如圖1所示SAW傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一 (01),進(jìn)行CO2氣體的探測(cè);通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二 (02),進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜(03),所述Ni膜厚度為210nm;圖2示出了圖1中的SAW傳感器的通道一或通道二區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次,圖3是圖1中的SAW傳感器的通道四或通道五區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0062]圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的SAW傳感器的制備方法,包括以下步驟:
      [0063]步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率;
      [0064]步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:3:5:1的比例配制而成;
      [0065]步驟三,制備敏感薄膜材料:
      [0066](a)制備敏感薄膜材料一(01):取85mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料一;
      [0067](b)制備敏感薄膜材料二 (02):取13mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取15mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理I h,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ;
      [0068](c)制備敏感薄膜材料三(04):將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl:^Ru(dpp)3Cl2按1:2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鑜h,即得到敏感薄膜材料三;
      [0069 ] 步驟四,制備SAW傳感器:
      [0070](a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
      [0071](b)將SAW器件放入真空干燥箱中95 °C下干燥20h;
      [0072](c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;
      [0073](d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      [0074]優(yōu)選地,SAW氣體傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試腔和測(cè)試電路、動(dòng)態(tài)配氣裝置和頻率計(jì)數(shù)器組成。動(dòng)態(tài)配氣裝置用來(lái)混合不同濃度的待測(cè)氣體并控制氣體的流量;測(cè)試電路用來(lái)在SAW器件上施加交變電壓;頻率計(jì)數(shù)器用來(lái)實(shí)時(shí)記錄在目標(biāo)氣體中傳感器的頻率變化。其中,定義靈敏度為傳感器頻率的變化量與初始頻率的比值;響應(yīng)時(shí)間為傳感器與氣體接觸開(kāi)始到傳感器頻率變化量為峰值變化量的90%所用的時(shí)間;恢復(fù)時(shí)間為傳感器與氣體接觸停止開(kāi)始到傳感器頻率恢復(fù)值得90 %所用的時(shí)間。
      [0075]首先,將制作好的聲表面波氣體傳感器放入密封測(cè)試腔中,打開(kāi)配氣系統(tǒng),向測(cè)試腔中通入犯,排出空氣,等到傳感器的頻率穩(wěn)定之后。開(kāi)始向測(cè)試腔中通入C02,待傳感器頻率穩(wěn)定后,關(guān)閉CO2,然后再次通入N2,待傳感器頻率再次穩(wěn)定。采用該方法,依次測(cè)試500ppm、2500ppm的⑶2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道一和通道二得到頻率變化量分別為2.6KHz、4.7KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為8min和4min,并且通道一和通道二對(duì)每次讀數(shù)的差值小于4% ;
      [0076]然后,利用相同的測(cè)試步驟,將CO2氣體改為NO2氣體,依次測(cè)試50ppm、250ppm的NO2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道四和通道五得到頻率變化量分別為3.1KHz,5.5KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為5min和2min,并且通道四和通道五對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7%。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出,該五通道SAW結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)CO2、N02氣體的靈敏度較好,并且對(duì)每種氣體均采用雙通道測(cè)試,得到的數(shù)據(jù)可信度大大提高。在工作溫度為80°C下,測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)值在±6%,表現(xiàn)較好的高溫穩(wěn)定性能。
      [0077]測(cè)試說(shuō)明,本發(fā)明防雷配電柜安裝有SAW傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的高靈敏檢測(cè),并且高溫下穩(wěn)定性良好。
      [0078]實(shí)施例3
      [0079]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控C02、N02氣體濃度的SAW傳感器;如圖1所示SAW傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一 (01),進(jìn)行CO2氣體的探測(cè);通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二 (02),進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜(03),所述Ni膜厚度為220nm;圖2示出了圖1中的SAW傳感器的通道一或通道二區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次,圖3是圖1中的SAW傳感器的通道四或通道五區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0080]圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的SAW傳感器的制備方法,包括以下步驟:
      [0081 ] 步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率;
      [0082]步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:2:5:1的比例配制而成;
      [0083]步驟三,制備敏感薄膜材料:
      [0084](a)制備敏感薄膜材料一(01):取85mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料一;
      [0085](b)制備敏感薄膜材料二(02):取13mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取1mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理I h,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ;
      [0086](c)制備敏感薄膜材料三(04):將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl:^Ru(dpp)3Cl2按1:2的比例加入溶有PVC的60ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鑜h,即得到敏感薄膜材料三;
      [0087]步驟四,制備SAW傳感器:
      [0088](a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
      [0089](b)將SAW器件放入真空干燥箱中95 °C下干燥20h;
      [0090](c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;
      [0091](d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      [0092]優(yōu)選地,SAW氣體傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試腔和測(cè)試電路、動(dòng)態(tài)配氣裝置和頻率計(jì)數(shù)器組成。動(dòng)態(tài)配氣裝置用來(lái)混合不同濃度的待測(cè)氣體并控制氣體的流量;測(cè)試電路用來(lái)在SAW器件上施加交變電壓;頻率計(jì)數(shù)器用來(lái)實(shí)時(shí)記錄在目標(biāo)氣體中傳感器的頻率變化。其中,定義靈敏度為傳感器頻率的變化量與初始頻率的比值;響應(yīng)時(shí)間為傳感器與氣體接觸開(kāi)始到傳感器頻率變化量為峰值變化量的90%所用的時(shí)間;恢復(fù)時(shí)間為傳感器與氣體接觸停止開(kāi)始到傳感器頻率恢復(fù)值得90 %所用的時(shí)間。
      [0093]首先,將制作好的聲表面波氣體傳感器放入密封測(cè)試腔中,打開(kāi)配氣系統(tǒng),向測(cè)試腔中通入犯,排出空氣,等到傳感器的頻率穩(wěn)定之后。開(kāi)始向測(cè)試腔中通入C02,待傳感器頻率穩(wěn)定后,關(guān)閉CO2,然后再次通入N2,待傳感器頻率再次穩(wěn)定。采用該方法,依次測(cè)試500ppm、2500ppm的⑶2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道一和通道二得到頻率變化量分別為2.6KHz、4.7KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為6min和13min,并且通道一和通道二對(duì)每次讀數(shù)的差值小于4% ;
      [0094]然后,利用相同的測(cè)試步驟,將CO2氣體改為NO2氣體,依次測(cè)試50ppm、250ppm的NO2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道四和通道五得到頻率變化量分別為3.1KHz,5.5KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為15min和18min,并且通道四和通道五對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7%。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出,該五通道SAW結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)C02、N02氣體的靈敏度較好,并且對(duì)每種氣體均采用雙通道測(cè)試,得到的數(shù)據(jù)可信度大大提高。在工作溫度為80°C下,測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)值在±5%,表現(xiàn)較好的高溫穩(wěn)定性能。
      [0095]測(cè)試說(shuō)明,本發(fā)明防雷配電柜安裝有SAW傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的高靈敏檢測(cè),并且高溫下穩(wěn)定性良好。
      [0096]實(shí)施例4
      [0097]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控C02、N02氣體濃度的SAW傳感器;如圖1所示SAW傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一 (01),進(jìn)行CO2氣體的探測(cè);通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二 (02),進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜(03),所述Ni膜厚度為230nm;圖2示出了圖1中的SAW傳感器的通道一或通道二區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次,圖3是圖1中的SAW傳感器的通道四或通道五區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0098]圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的SAW傳感器的制備方法,包括以下步驟:
      [0099]步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率;
      [0100]步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:8:5:1的比例配制而成;
      [0101]步驟三,制備敏感薄膜材料:
      [0102](a)制備敏感薄膜材料一(01):取85mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料一;
      [0103](b)制備敏感薄膜材料二 (02):取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取1mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理I h,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ;
      [0104](c)制備敏感薄膜材料三(04):將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl:^Ru(dpp)3Cl2按1:2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鑜h,即得到敏感薄膜材料三;
      [0105]步驟四,制備SAW傳感器:
      [0106](a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
      [0107](b)將SAW器件放入真空干燥箱中95°C下干燥20h;
      [0108](c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;
      [0109](d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      [0110]優(yōu)選地,SAW氣體傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試腔和測(cè)試電路、動(dòng)態(tài)配氣裝置和頻率計(jì)數(shù)器組成。動(dòng)態(tài)配氣裝置用來(lái)混合不同濃度的待測(cè)氣體并控制氣體的流量;測(cè)試電路用來(lái)在SAW器件上施加交變電壓;頻率計(jì)數(shù)器用來(lái)實(shí)時(shí)記錄在目標(biāo)氣體中傳感器的頻率變化。其中,定義靈敏度為傳感器頻率的變化量與初始頻率的比值;響應(yīng)時(shí)間為傳感器與氣體接觸開(kāi)始到傳感器頻率變化量為峰值變化量的90%所用的時(shí)間;恢復(fù)時(shí)間為傳感器與氣體接觸停止開(kāi)始到傳感器頻率恢復(fù)值得90 %所用的時(shí)間。
      [0111]首先,將制作好的聲表面波氣體傳感器放入密封測(cè)試腔中,打開(kāi)配氣系統(tǒng),向測(cè)試腔中通入犯,排出空氣,等到傳感器的頻率穩(wěn)定之后。開(kāi)始向測(cè)試腔中通入C02,待傳感器頻率穩(wěn)定后,關(guān)閉CO2,然后再次通入N2,待傳感器頻率再次穩(wěn)定。采用該方法,依次測(cè)試500ppm、2500ppm的⑶2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道一和通道二得到頻率變化量分別為2.6KHz、4.7KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為6min和9min,并且通道一和通道二對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7% ;
      [0112]然后,利用相同的測(cè)試步驟,將CO2氣體改為NO2氣體,依次測(cè)試50ppm、250ppm的NO2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道四和通道五得到頻率變化量分別為3.1KHz,5.5KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為5min和2min,并且通道四和通道五對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7%。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出,該五通道SAW結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)CO2、N02氣體的靈敏度較好,并且對(duì)每種氣體均采用雙通道測(cè)試,得到的數(shù)據(jù)可信度大大提高。在工作溫度為80°C下,測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)值在±10%,表現(xiàn)較好的高溫穩(wěn)定性能。
      [0113]測(cè)試說(shuō)明,本發(fā)明防雷配電柜安裝有SAW傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的高靈敏檢測(cè),并且高溫下穩(wěn)定性良好。
      [0114]實(shí)施例5
      [0115]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控C02、N02氣體濃度的SAW傳感器;如圖1所示SAW傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一 (01),進(jìn)行CO2氣體的探測(cè);通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二 (02),進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜(03),所述Ni膜厚度為240nm;圖2示出了圖1中的SAW傳感器的通道一或通道二區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次,圖3是圖1中的SAW傳感器的通道四或通道五區(qū)域中Ni膜和敏感薄膜材料涂覆順序的截面圖,其中,完整的順序應(yīng)為循環(huán)三次。
      [0116]圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的SAW傳感器的制備方法,包括以下步驟:
      [0117]步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率;
      [0118]步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:3:5:1的比例配制而成;
      [0119]步驟三,制備敏感薄膜材料:
      [0120](a)制備敏感薄膜材料一(01):取66mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料一;
      [0121](b)制備敏感薄膜材料二 (02):取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取14mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理I h,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ;
      [0122](c)制備敏感薄膜材料三(04):將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl:^Ru(dpp)3Cl2按1:2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鑜h,即得到敏感薄膜材料三;
      [0123]步驟四,制備SAW傳感器:
      [0124](a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
      [0125](b)將SAW器件放入真空干燥箱中95°C下干燥20h;
      [0126](c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;
      [0127](d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      [0128]優(yōu)選地,SAW氣體傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試腔和測(cè)試電路、動(dòng)態(tài)配氣裝置和頻率計(jì)數(shù)器組成。動(dòng)態(tài)配氣裝置用來(lái)混合不同濃度的待測(cè)氣體并控制氣體的流量;測(cè)試電路用來(lái)在SAW器件上施加交變電壓;頻率計(jì)數(shù)器用來(lái)實(shí)時(shí)記錄在目標(biāo)氣體中傳感器的頻率變化。其中,定義靈敏度為傳感器頻率的變化量與初始頻率的比值;響應(yīng)時(shí)間為傳感器與氣體接觸開(kāi)始到傳感器頻率變化量為峰值變化量的90%所用的時(shí)間;恢復(fù)時(shí)間為傳感器與氣體接觸停止開(kāi)始到傳感器頻率恢復(fù)值得90 %所用的時(shí)間。
      [0129]首先,將制作好的聲表面波氣體傳感器放入密封測(cè)試腔中,打開(kāi)配氣系統(tǒng),向測(cè)試腔中通入犯,排出空氣,等到傳感器的頻率穩(wěn)定之后。開(kāi)始向測(cè)試腔中通入C02,待傳感器頻率穩(wěn)定后,關(guān)閉CO2,然后再次通入N2,待傳感器頻率再次穩(wěn)定。采用該方法,依次測(cè)試500ppm、2500ppm的⑶2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道一和通道二得到頻率變化量分別為2.6KHz、4.7KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為6min和3min,并且通道一和通道二對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7% ;
      [0130]然后,利用相同的測(cè)試步驟,將CO2氣體改為NO2氣體,依次測(cè)試50ppm、250ppm的NO2的響應(yīng)結(jié)果,通過(guò)通道四和通道五得到頻率變化量分別為3.1KHz,5.5KHz,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為15min和16min,并且通道四和通道五對(duì)每次讀數(shù)的差值小于7%。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出,該五通道SAW結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)C02、N02氣體的靈敏度較好,并且對(duì)每種氣體均采用雙通道測(cè)試,得到的數(shù)據(jù)可信度大大提高。在工作溫度為80°C下,測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)值在±9%,表現(xiàn)較好的高溫穩(wěn)定性能。
      [0131]測(cè)試說(shuō)明,本發(fā)明防雷配電柜安裝有SAW傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的高靈敏檢測(cè),并且高溫下穩(wěn)定性良好。
      [0132]本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說(shuō)明書(shū)及實(shí)踐這里公開(kāi)的發(fā)明后,將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化,這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本申請(qǐng)未公開(kāi)的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例僅被視為示例性的,本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。
      [0133]應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu),并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,包括防雷配電柜本體和安裝于防雷配電柜外部的監(jiān)控⑶2、N02氣體濃度的SAW傳感器,所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu),其中通道三作為參考通道,通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一,進(jìn)行CO2氣體的探測(cè),通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二,進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層,所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜,所述Ni膜厚度為200nmo2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體檢測(cè)功能的防雷配電柜,其特征在于:所述SAW傳感器的制備方法包括以下步驟: 步驟一,清洗SAW器件:將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中,分別超聲處理20min,去除SAW器件表面污染物,然后將器件放入烘箱中烘干,并測(cè)試其振蕩頻率; 步驟二,加固SAW器件:在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層,所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2:3:5:1的比例配制而成; 步驟三,制備敏感薄膜材料: (a)制備敏感薄膜材料一:取85mg的購(gòu)買(mǎi)的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中,加入20ml的超純水,攪拌均勻,然后加入30mg的聚噻吩,攪拌均勻,隨后再加入購(gòu)買(mǎi)的27g Ni納米粉末,將燒杯放入超聲振蕩器中,水浴加熱70°C情況下,超聲振蕩4h,得到分散均勻的敏感薄膜材料 , (b)制備敏感薄膜材料二:取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中,然后取1mg多壁碳納米管加入溶液中,攪拌均勻后,加入9g鈦酸鋇納米粉末,超聲處理lh,即得分散均勻的敏感薄膜材料二 ; (c)制備敏感薄膜材料三:將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2按1:2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中,在密封遮光條件下,低溫?cái)嚢鐸h,即得到敏感薄膜材料三; 步驟四,制備SAW傳感器: (a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后,利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜,然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域,以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二; (b)將SAW器件放入真空干燥箱中950C下干燥20h; (c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次,使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜; (d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線(xiàn)處理,其中,蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔,構(gòu)成SAW傳感器。
      【文檔編號(hào)】G01N33/00GK106053728SQ201610408786
      【公開(kāi)日】2016年10月26日
      【申請(qǐng)日】2016年6月12日
      【發(fā)明人】肖小玉
      【申請(qǐng)人】肖小玉
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