[实用新型]一种基于声表面波技术的H2S气体实时监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子学、信号检测、通讯领域，具体地说是一种用于检测H₂S气体超标的一种基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置。

背景技术

硫化氢(H₂S)是硫的氢化物中最简单的一种，常温时硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体，是强烈的神经毒素，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命，同时硫化氢也是一种易燃易爆气体。硫化氢(H₂S)为化工过程的副产品，经常存在于多种生产过程中以及自然界中，如：存在于原油、天然气、火山气体和温泉之中，它也可以在细菌分解有机物的过程中产生。因此需要具有响应速度快、稳定性好、灵敏度高、检测质量高、体积小、重量轻、携带方便等优点的H₂S气体实时监测装置，而现有技术的H₂S气体监测仪器无法同时满足，且现有H₂S气体监测装置的各种性能需要进一步提高和完善。

发明内容

本实用新型为了避免现有技术存在的不足之处，提供了一种基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置，该H₂S气体实时监测装置结构简单、响应速度快、稳定性好、灵敏度高、检测质量高、体积小、重量轻、携带方便。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用技术方案如下：

一种基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置，其特征在于，所述基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置包括H₂S声表面波气敏传感器、阅读器、调制电路、比较器、声音发生器、功率放大器、喇叭。阅读器接收来自H₂S声表面波气敏传感器的脉冲信号，阅读器的信号输出端经调制电路连接到比较器，比较器的输出端连接声音发生器的输入端，声音发生器的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接喇叭。

本实用新型结构特点还在于：

所述H₂S气体实时监测装置的H₂S声表面波气敏传感器由基底、压电基片、叉指换能器、敏感薄膜组成，压电基片采用的是双层膜结构，由下至上依次为金刚石膜和ZnO膜，金刚石薄膜厚度为15-20μm，ZnO薄膜厚度为0.1-0.2μm，敏感薄膜为双层敏感薄膜，由下至上依次由W0₃、SnO₂薄膜构成。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

一种基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置，其特征在于，所述基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置包括H₂S声表面波气敏传感器、阅读器、调制电路、比较器、声音发生器、功率放大器、喇叭。阅读器接收来自H₂S声表面波气敏传感器的脉冲信号，阅读器的信号输出端经调制电路连接到比较器，比较器的输出端连接声音发生器的输入端，声音发生器的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接喇叭。本实用新型结构简单，体积小、重量轻、携带方便。

H₂S声表面波气敏传感器由基底、压电基片、叉指换能器、敏感薄膜组成，压电基片采用的是双层膜结构，由下至上依次为金刚石膜和ZnO膜，金刚石薄膜厚度为15-20μm，ZnO薄膜厚度为0.1-0.2μm，可以满足高频、高机电耦合系数、大功率的要求，检测质量高。

H₂S声表面波气敏传感器的敏感薄膜为双层敏感薄膜结构，由下至上依次由W0₃、SnO₂薄膜构成，稳定性好，响应速度快，具有较高的灵敏度。

附图说明

图1是本实用新型的框图；

图2是本实用新型H₂S声表面波气敏传感器的结构图。

图中标号：1H₂S声表面波气敏传感器、2阅读器、3调制电路、4比较器、5声音发生器、6功率放大器、7喇叭、8天线、9基底、10金刚石薄膜、11ZnO薄膜、12双层敏感薄膜、13输入叉指换能器、14输出叉指换能器、15W0₃敏感膜、16 SnO₂敏感膜。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图所示，本实用新型是基于声表面波技术的H₂S气体实时监测装置，包括H₂S声表面波气敏传感器1、阅读器2、调制电路3、比较器4、声音发生器5、功率放大器6、喇叭7。H₂S声表面波气敏传感器1的制作是在基底9上利用微波等离子CVD法，制备金刚石薄膜10，其沉积厚度15μm，要求晶粒细小，均匀，致密；然后对金刚石薄膜10表面抛光，使金刚石薄膜10表面粗糙度小于3nm。在金刚石薄膜10上使用超真空射频磁控溅射系统溅射一层纳米ZnO薄膜11，膜厚为0.10μm。在以金刚石和ZnO双层膜结构的压电材料为衬底的表面上，一端为输入叉指换能器13，另一端为输出叉指换能器14，两者之间的区域淀积了针对气体敏感的双层敏感薄膜12，此薄膜与被测气体发生相互作用，导致界面膜的物理性质发生变化，双层敏感薄膜12是在压电基片上将固化的W0₃经过电子束蒸发沉积，再在丙酮溶液剥离光刻胶，常温下真空烘干后形成W0₃敏感膜15，薄膜厚度为50nm，在W0₃敏感膜15上滴涂SnO₂溶液，再真空干燥形成SnO₂敏感膜16，薄膜厚度为20nm。H₂S声表面波气敏传感器1接收和发送阅读器天线8的信息。阅读器的天线8接收来自H₂S声表面波气敏传感器1的脉冲信号，阅读器2的信号输出端连接调制电路3，调制电路3将解调出的气敏编码信号与标准气体不超标信号送入比较器4，比较器4经计算得出偏差值，进而得出H₂S气体超标值。比较器4的输出端连接声音发生器5的输入端，通过声音发生器5合成出报警声音，声音发生器5输出端连接到功率放大器6的输入端，经功率放大器6放大，最后传到喇叭7，向人们发出H₂S气体超标准的预警信息。