CN105116051A - 声表化学传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声表化学传感器，包括：相互连接的混频器与低通滤波器，以及分别与所述混频器相连且均包含一声表面波谐振器的传感电路及参考电路；其中：所述传感电路与参考电路输出的频率信号经混频器混频后，由低通滤波器进行滤波处理，输出传感电路与参考电路的差频信号；根据所述差频信号的变化从而实现气体检测。本发明公开的声表化学传感器，具有体积小、重量轻、可靠性高、灵敏度高的优点。

Description

声表化学传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种声表化学传感器。

背景技术

近年来，随着经济快速的发展，使得人类的生活环境逐渐受到污染。但随着环保意识的抬头与人类对于生活品质要求的提升，如何有效控制人类生存环境中的有害物质成为重要的议题。

一般而言，气体检测的方法主要为分成四种方式，第一种为半导体诱导器，半导体诱导器因其耗电量高的缺点，使得半导体诱导器发展不易。第二种为生物诱导器，主要以氨气及环境臭味的检测为主，但其成本较高，使得生物诱导器很少应用于气体检测的领域。第三种为电化学诱导器，主要应用在50百万分之一(PartsPerMillion，PPM)以下低浓度气体检测及特殊气体如氢氰酸(HCN)、锗烷(GeH4)、硅烷(SiH4)、硫化氢(H2S)的检测上。第四种为光学诱导器，由于不必与气体接触，可应用于远距监测。而上述所有的诱导器是将检测到的气体浓度转换成电子信号的装置。

已知检测气体的检测装置，例如：气相色谱仪(GasChromatography)。虽然具有高灵敏度、高准确性与低浓度检测的优点，但其价格昂贵且为体积庞大，与电子科技朝向轻薄短小的发展背道而驰。为了解决上述问题，业者提出了一种可携式气体检测装置，以提高气体检测的机动性。但上述可携式气体检测装置仍需具备有控制与运算功能的接口控制单元才可进行气体的检测，且可携式气体检测装置具有电源控制单元，使得可携式气体检测装置于制作上存在有无法降低成本与无法进一步缩小体积的问题。此外，一般的可携式气体装置是利用手动方式进行气体检测，若需增加其他不同的控制启动方式会造成可携式气体装置于制作成本上的增加，而不符合市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种声表化学传感器，具有体积小、重量轻、可靠性高、灵敏度高的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种声表化学传感器，包括：相互连接的混频器与低通滤波器，以及分别与所述混频器相连且均包含一声表面波谐振器的传感电路及参考电路；其中：

所述传感电路与参考电路输出的频率信号经混频器混频后，由低通滤波器进行滤波处理，输出传感电路与参考电路的差频信号；根据所述差频信号的变化从而实现气体检测。

进一步的，所述传感电路与参考电路具有相同的结构；其中：

传感电路中的声表面波谐振器两端各连有一匹配电路，两个匹配电路之间通过一放大器连接组成回路。

进一步的，所述声表面波谐振器的表面设置了具有选择性的吸附膜，当谐振器暴露在被检测环境中，若环境中有被吸附膜吸附的气体分子，则发生吸附作用，使声表面波的速度发生变化，从而使谐振器的频率发生变化，从而使得相应的传感电路和/或参考电路输出的频率信号也发生变化。

进一步的，所述传感电路及参考电路与混频器的链路中还均设有一放大器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，使用了基于声表面波谐振器的气体传感器，对气体进行检测，其具有可靠性高、灵敏度高的优点；同时，整个声表化学传感器结构紧凑、体积小、重量轻、成本也相对较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种声表化学传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例

本发明实施例提供一种声表化学传感器，如图1所示，其主要包括：相互连接的混频器与低通滤波器，以及分别与所述混频器相连且均包含一声表面波谐振器的传感电路及参考电路；其中：

所述传感电路与参考电路输出的频率信号(记为f1、f2)经混频器混频后，由低通滤波器进行滤波处理，输出传感电路与参考电路的差频信号(f1-f2)；由于差频信号频率变化与谐振器表面吸附气体分子多少有关，从而可以根据所述差频信号的变化从而实现气体检测。

具体来说，本发明实施例所述的传感电路与参考电路具有相同的结构；传感电路中的声表面波谐振器两端各连有一匹配电路，两个匹配电路之间通过一放大器连接组成回路。参考电路的结构与上述传感器结构相同，故不再赘述。为了便于区分，图1中将传感电路中的声表面波谐振器标记为声表面波谐振器1，将参考电路中的声表面波谐振器标记为声表面波谐振器2。

另外，所述的传感电路及参考电路与混频器的链路中还均设有一放大器。

本发明实施例中，所述声表面波谐振器的表面设置了具有选择性的吸附膜(可用于确定气体类型)，当谐振器暴露在被检测环境中，若环境中有被吸附膜吸附的气体分子，则发生吸附作用，使声表面波的速度发生变化，从而使谐振器的频率发生变化，从而使得相应的传感电路和/或参考电路输出的频率信号也发生变化。

本发明实施例上述方案，使用了基于声表面波谐振器的气体传感器，对气体进行检测，其具有可靠性高、灵敏度高的优点；同时，整个声表化学传感器结构紧凑、体积小、重量轻、成本也相对较低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种声表化学传感器，其特征在于，包括：相互连接的混频器与低通滤波器，以及分别与所述混频器相连且均包含一声表面波谐振器的传感电路及参考电路；其中：

所述传感电路与参考电路输出的频率信号经混频器混频后，由低通滤波器进行滤波处理，输出传感电路与参考电路的差频信号；根据所述差频信号的变化从而实现气体检测。

2.根据权利要求1所述的声表化学传感器，其特征在于，所述传感电路与参考电路具有相同的结构；其中：

传感电路中的声表面波谐振器两端各连有一匹配电路，两个匹配电路之间通过一放大器连接组成回路。

3.根据权利要求1或2所述的声表化学传感器，其特征在于，所述声表面波谐振器的表面设置了具有选择性的吸附膜，当谐振器暴露在被检测环境中，若环境中有被吸附膜吸附的气体分子，则发生吸附作用，使声表面波的速度发生变化，从而使谐振器的频率发生变化，从而使得相应的传感电路和/或参考电路输出的频率信号也发生变化。

4.根据权利要求1所述的声表化学传感器，其特征在于，所述传感电路及参考电路与混频器的链路中还均设有一放大器。