[发明专利]使用纳米管的谐振气体传感器

权利要求书

1.一种传感器，配置为检测包括两种或更多种气体的混合物在内的容积中的至少一种气体，所述传感器包括：

电介质衬底；

在所述电介质衬底的第一表面上的导电板；以及

在所述导电板上设置的纳米管层，所述导电板与所述纳米管层相结合形成谐振器，其中所述谐振器配置为响应于询问信号产生谐振响应信号，所述谐振响应信号指示了所述谐振器的谐振特性，所述谐振特性在所述传感器与所述容积中的所述至少一种气体接触时发生变化，使得所述谐振器的所述谐振特性识别所述至少一种气体。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述谐振器的所述谐振特性包括以下一个或多个：所述谐振器的谐振频率、所述谐振器的谐振频率中的频率偏移、与所述谐振器相关联的Q因子、与所述谐振响应信号相关联的幅度、与所述谐振响应信号相关联的相位、和/或多个谐振频率的差异。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述纳米管层包括以下一个或多个：纳米管单层、碳纳米管单层、单壁纳米管层、单壁碳纳米管层、气相沉积纳米管层、气相沉积碳纳米管层、具有实质上相同直径的纳米管的层、和/或具有实质上相同长度的纳米管的层。

4.根据权利要求1所述的传感器，还包括其上形成有第二纳米管层的附加导电板，其中所述导电板配置为作为第一谐振器的一部分操作，并且其中所述附加的导电板配置为作为第二谐振器的一部分操作。

5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述第一谐振器和所述第二谐振器具有不同的尺寸，使得所述第一谐振器和所述第二谐振器具有用于识别不同气体的谐振特性。

6.根据权利要求4所述的传感器，还包括至少一个馈线，所述至少一个馈线配置为向所述第一谐振器和所述第二谐振器提供询问信号，并且其中所述询问信号具有与之关联的一个或多个频率。

7.根据权利要求4所述的传感器，还包括第一馈线和第二馈线，所述第一馈线配置为选择性地向所述第一谐振器提供所述询问信号，并且所述第二馈线配置为选择性地向所述第二谐振器提供所述询问信号。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中与所述第一谐振器相关联的询问信号不同于与所述第二谐振器相关联的询问信号。

9.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电板包括圆形板和/或铜板中的一个或多个。

10.根据权利要求1所述的传感器，还包括与所述谐振器绝缘并且在所述谐振器下方的地平面。

11.一种用于检测包括两种或更多种气体的混合物在内的容积中的至少一种气体的系统，所述系统包括：

信号发生器，配置为提供询问信号；

至少一个传感器，配置为接收所述询问信号，其中所述至少一个传感器包括谐振器，所述谐振器配置为响应于所述询问信号产生谐振响应信号，所述谐振响应信号指示了所述谐振器的谐振特性，所述谐振特性在所述至少一个传感器与所述容积中的至少一种气体接触时发生变化，使得所述谐振器的所述谐振特性识别所述至少一种气体；以及

检测器，配置为接收谐振响应信号，并且产生检测信号，所述检测信号指示了对所述至少一种气体加以识别的所述谐振器的所述谐振特性。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述信号发生器和所述检测器是传感器接口的一部分。

13.根据权利要求11所述的系统，还包括控制器，所述控制器操作性地耦合至所述检测器，并且配置为接收检测信号，其中所述控制器还配置为将检测信号与期待值进行比较，以确定所述容积中所述至少一种气体的存在和/或不存在。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述至少一个传感器无线地耦合至所述信号发生器或者所述检测器。

15.根据权利要求11所述的系统，还包括控制传感器，所述控制传感器包括控制谐振器，其中所述控制传感器位于包括已知气体在内的不同容积中，其中所述控制谐振器配置为响应于询问信号产生控制响应信号，所述控制响应信号指示当所述控制传感器与所述不同容积中的已知气体接触时所述控制谐振器的谐振特性，使得所述控制谐振器的所述谐振特性识别所述已知气体。