[发明专利]一种声表面波气体传感器

说明书

本发明公开一种声表面波传感器，属于气体传感器领域。本发明采用单端谐振型声表面波传感器作为换能器，包括：压电基片、设于压电基片上的叉指换能器、位于叉指换能器两侧的反射栅以及选择性吸附膜区；所述选择吸附膜区在器件表面以叉指换能器的对称中轴线为对称轴被划分为对称的两个分区，各分区均沉积有对同一特定气体具有不同响应的气体敏感薄膜。本发明提供传感器可以改善基线漂移的现象，提高了传感器的稳定性和精确度；可显著提高气体传感器测量准确度、兼有体积小巧、便于携带、能耗低等优点；可实现大规模生产、满足现实需求。

技术领域

本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种声表面波气体传感器。

背景技术

随着各种气体的开发和使用，为了有效的进行燃气生产中的质量监控和气体成分分析，环境保护中的空气污染检测和对于民用的燃气泄漏的检测及报警等，国内外科研人员很早就致力于研究可燃气体的检测和控制方法，研制各种气体的检测和分析一起，用于环境监测、生产过程的监控和成分分析、气体泄漏报警等。其中检测气体的关键部件就是气体传感器。气体传感器是一种能将气体种类与其浓度有关的信息转换成电气信号的装置。根据这些电气信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制、预警系统。

声表面波器件是由压电材料基片和沉淀在基片上不同功能的叉指换能器组成。基片材料有压电单晶、有压电薄膜和压电陶瓷三大类。叉指换能器是金属电极，其形状如手指交叉，故称叉指换能器。声表面波(SAW)传感器的压电转换元件具有自发和可逆两种重要性能，即压电效应。压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差(称之为正压电效应)，反之施加电压，则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号(机械震动)，即我们平常所说的超声波信号。声表面波(SAW)传感器传感器因其具有体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、固有频率高、灵敏度和信噪比高、可远距离探测等优点，具有广泛应用前景，并朝着便携式、多参数测量和高灵敏度的趋势发展。

众所周知，大多数气体传感器的输出信号受使用场所的温度、湿度、氧气分压等多种环境因素的影响，同时气体传感器本身电信号也有时漂现象。这些因素的影响综合表现为气体传感器输出信号的基线漂移现象。现有解决方式有一种思路是利用气体传感器的特性，采用如自适应主成分分析法和神经网络等算法对气体传感器信号基线进行补偿，但算法复杂又限制它们在小型器件中的而应用，而且不便于算法在不同气体传感器之间方便的移植。

发明内容

本发明的目的是提供一种声表面波气体传感器；本发明提供的气体传感器可以提高对气体的选择性、改善基线漂移的现象，提高气体传感器的稳定性和准确度，兼具灵敏度高、体积小巧、便于携带、能耗低等优势，可以大规模生产、满足现实要求。

为实现上述目的，本发明提供一种声表面波气体传感器，以单端谐振型声表面波传感器作为换能器，包括：压电基片、设于压电基片上的叉指换能器、位于叉指换能器两侧的反射栅以及选择性吸附膜区；所述选择吸附膜区在器件表面以叉指换能器的对称中轴线为对称轴被划分为对称的两个分区，各分区均沉积有对同一特定气体具有不同响应的气体敏感薄膜。

所述的气体敏感薄膜，可以是复合薄膜、分层薄膜、分层复合薄膜；所述复合膜是将多种气敏材料按照特定比例混合，然后涂覆于器件表面成膜；所述分层膜是将多种气敏材料按照一定顺序，逐层涂覆于器件表面成膜；所述多层复合膜则是将复合的气敏材料按照一定顺序，逐层涂覆于器件表面成膜。

所述选择性吸附膜区可以选择任何合适的薄膜生长方式，一般借助掩膜挡板用气喷法分别在分各区喷涂不同的且均对同一特定气体有响应的敏感材料，然后真空干燥固化成膜。