[发明专利]一种制氧机氧浓度检测传感器

说明书

技术领域

本发明属于医用制氧机氧传感器技术领域，具体涉及一种制氧机氧浓度检测传感器。

背景技术

随着科技的发展及人们生活水平的提高，制氧机被广泛应用于医疗及保健行业。特别是便携式家用制氧机越来越普遍。因此，对制氧机中氧气浓度的监测精准度及可靠性、安全性要求越来越高。

目前检测氧浓度的方法中，有很多的方法都可以检测到氧气浓度，如电化学、顺磁氧、氧化锆方法及超声波流量浓度检测法。但用于制氧机行业的主要有氧化锆和超声波法。

氧化锆测氧法优点是不受检测气体温度的影响，通过采用不同的导流管可以检测各种温度气体中的氧含量，这种灵活性被运用在许多工业在线检测上。其缺点是反应时间慢，结构复杂，容易影响检测精度；加热器一般用电炉丝加热，寿命不长。需要经常校准，锆电池经常需要更换，对用户和厂家来说都是个负担，不能完全连续监测，通过旁路分流，脉冲式监测。

超声波浓度原理：在充满二元气体的组分下的管道内，超声脉冲经流体传播，两种组分的浓度比不同，超声脉冲在气体中的传播速度也不同。通过测量声学参数就可以就能检测到氧气的浓度。脉冲时差法是常用的用于检测声速的方法，但是测量精度不够高，不能满足检测气体微量浓度的要求。为了解决这个问题，一般厂家采用的方法是用两对收发分体的超声波探头，一对放置在纯净的空气中，传感器的间距与另一对置于待测气体中的收发传感器间距一样，当同一激励信号作用于两个发射探头，两个接受探头接受信号间的相位差会有变化，经过电路的整合计算，得出气体浓度。收发分体传感器探头成本高，后道电路结构复杂，不满足现有低成本、低功耗环保、安全简单的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种制氧机氧浓度检测传感器，结构简单、安全性高、成本低、功耗低、效率高、检测精准。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

一种制氧机氧浓度检测传感器，包括上部传感器、下部传感器、金属环，上部传感器、下部传感器对称设置在金属环上下两侧，上部传感器、下部传感器、金属环同轴心，且上部传感器、下部传感器与金属环结合面平整光滑，上部传感器、下部传感器将金属环处封闭成一圆柱型空腔，金属环环体上设有使空腔内部与外部连通的进气口、出气口。

上部传感器、下部传感器一个为发射型，另一个为接收型，待测气体由进气口进入到空腔内，发射型传感器发出超声波穿过空腔内的气体被接收型传感器接收，由与传感器连接的外部电路进行相位差的计算比对处理，得到检测结果，将反射探头与接收探头通过结构整合连接为一体，减少了探头的使用数目，节省了成本，同时，一体结构简单，不需要将检测传感器置于待测气体中，更为安全，进气口、出气口配合，可及时检测，及时显示检测结果，检测的效率高且检测精准。

进一步的，所述的上部传感器由纵截面为U型的上部壳体、上压电陶瓷片构成，上部壳体的底端与金属环顶端面通过胶水粘接，上压电陶瓷片通过胶水粘接在上部壳体内部底端面，上压电陶瓷片与上部壳体同轴心，上压电陶瓷片两极均设有向外延伸的上引线，上部壳体内部通过硅胶灌封，所述的下部传感器由纵截面为倒U型的下部壳体、下压电陶瓷片构成，下部壳体的顶端与金属环底端面通过胶水粘接，下压电陶瓷片通过胶水粘接在下部壳体内部顶端面，下压电陶瓷片与下部壳体同轴心，下压电陶瓷片两极均设有向外延伸的下引线，下部壳体内部通过硅胶灌封，上部壳体、下部壳体的结构、尺寸相同，上压电陶瓷片、下压电陶瓷片的规格参数一致。

进一步的，所述的上部壳体、下部壳体的材质均为铝或不锈钢，上部壳体、下部壳体的的外径为12-25mm，侧壁厚为3-6mm，上部壳体底厚为0.4-1.2mm，下部壳体顶厚为0.4-1.2mm。

进一步的，所述的金属环外径与上部传感器外径一致，金属环内径比外径小3-5mm，金属环高度为3-6mm。

进一步的，根据权利要求4所述的一种制氧机氧浓度检测传感器，其特征在于：所述的金属环的材质为不锈钢或铝。

进一步的，所述的上压电陶瓷片的瓷片外径/上部外壳内径为0.3-0.5，上压电陶瓷片的瓷片厚度/上部外壳壳底厚度为0.5-1。

进一步的，所述的上部传感器、下部传感器的工作频率为20-40KHz。

进一步的，所述的上部传感器为接收型传感器，下部传感器为发射型传感器

本发明的有益效果是：采用上述方案，采用压电式收发一体的结构，将反射探头与接收探头通过结构整合连接为一体，结构简单、安全性高、成本低、功耗低、效率高、检测精准。