[发明专利]传感器、传感器的制备方法、气体检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种传感器，其特征在于包括从下到上依次设置的加热层、固体电解质基层和电极层，所述的加热层和所述的固体电解质基层均为立方体形状，所述的固体电解质基层采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，所述的固体电解质基层粘附在所述的加热层上表面，将所述的固体电解质基层的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，所述的加热层的长度等于所述的固体电解质基层的长度，所述的加热层的宽度等于所述的固体电解质基层的宽度，所述的加热层与所述的固体电解质基层完全对齐贴合；

所述的电极层包括参比电极、对电极和敏感电极，所述的参比电极、所述的对电极和所述的敏感电极分别为大小尺寸相同的立方体形状，将所述的参比电极的长度记为l₁，宽度记为d₁，厚度记为h₁，其中，长度l₁的取值范围为宽度d₁的取值范围为厚度记为h₁的取值范围为所述的参比电极、所述的对电极和所述的敏感电极沿所述的固体电解质基层的长度方向依次间隔设置在所述的固体电解质基层的上表面上，所述的对电极的中心与所述的固体电解质基层的中心重叠，所述的参比电极与所述的对电极之间的间距等于所述的对电极和所述的敏感电极之间的间距，且该间距的取值范围为1.5mm～2.5mm；所述的参比电极上设置有第一电极线，所述的对电极上设置有第二电极线，所述的敏感电极上设置有第三电极线；

在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在所述的第一电极线和所述的第三电极线之间的偏置电压，使所述的第二电极线和所述的第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号，由此实现不同气体的检测。

2.一种权利要求1所述的传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据尺寸设计要求，选取相应尺寸的加热层及钇稳定氧化锆生瓷片；

(2)将钇稳定氧化锆生瓷片进行烧结处理形成固体电解质基层；

(3)制备参比电极，具体制备过程为：先将氧化锰电极浆料采用丝网印刷技术印制于所述的固体电解质基层的上表面相应位置处，然后放入干燥箱中，在100℃条件下干燥10小时，接着放入高温炉中在1400℃条件下煅烧2小时，最后自然冷却至室温后形成所述的参比电极，所述的氧化锰电极浆料通过将氧化锰粉体溶入高分子化学试剂中形成，其中氧化锰粉体与高分子化学试剂的质量比为1：1.5；

(4)制备对电极，具体制备过程为：先将Pt对电极浆料通过丝网印刷技术印制于所述的固体电解质基层的上表面相应位置处，然后放入干燥箱中，在100℃条件下干燥10小时，再放入高温炉中在1200℃条件下煅烧2小时，自然冷却至室温后形成所述的对电极，所述的Pt对电极浆料通过将Pt浆料溶入高分子化学试剂中形成，其中Pt浆料与高分子化学试剂的质量比为2：1；

(5)制备敏感电极、第一电极线、第二电极线和第三电极线，具体制备过程为：将敏感电极浆料采用丝网印刷技术印制在所述的固体电解质基层的上表面相应位置处，然后在其表面引出一根Pt导线作为第三电极线，在所述的参比电极表面引出一根Pt导线作为第一电极线，以及在所述的对电极表面通过Pt浆料引出一根Pt导线作为第二电极线，接着放入干燥箱中在100℃条件下干燥10小时，再放入高温炉中在800-1200℃煅烧2小时，自然冷却至室温，此时敏感电极、第一电极线、第二电极线和第三电极线形成，所述的敏感电极浆料通过将氧化锌和氧化铟粉体的混合物溶解到高分子化学试剂中形成，所述的氧化锌和氧化铟粉体的混合物由5-40wt％的氧化锌和60-95wt％的氧化铟组成，氧化锌和氧化铟粉体的混合物与高分子化学试剂的质量比为1：1.5。

(6)采用高温陶瓷胶将所述的固体电解质基层的下表面与所述的加热层上表面粘合在一起，传感器制备完成。

3.根据权利要求2所述的一种传感器的制备方法，其特征在于所述的高分子化学试剂由20wt％～30wt％的乙基纤维素和77wt％～80wt％的松油醇混合形成。