[发明专利]一种基于声表面波模式的天然气传感器及泄漏监测系统

说明书

本发明公开了一种基于声表面波模式的天然气传感器及泄漏监测系统，天然气传感器包括一块中心对称的压电材料基片及两组以上叉指换能器；叉指换能器为延迟线型聚焦叉指换能器，每组叉指换能器包括一个输入叉指换能器和一个输出叉指换能器，输出叉指换能器的金属电极为折线形，折线由两段相互连接的线段组成，折线向压电材料基片的对称中心开口；各组叉指换能器的延迟路径中心位置重叠且与压电材料基片的对称中心重叠，延迟路径所在直线不重叠。泄漏监测系统包括密封保护罩、传感器保护罩、传力柱和依次连接的传感器组件、信号接收装置及报警装置。本发明的传感器体积小，检测精度高，抗干扰性能强，工作无源无线；监测系统反应速度快，安全性好。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种基于声表面波模式的天然气传感器及泄漏监测系统。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，越来越多的家庭选择天然气代替过去的煤气进行做饭、洗澡等。但是，由于人们对天然气泄漏的问题的不重视，也经常会出现天然气泄漏爆炸、人员窒息的死亡事件。对天然气进行实时监控能够保障人民生命财产的安全。而目前市面上的天然气监测装置体积较大，大多安装在厨房顶部或厨房墙壁四周等位置，同时由于厨房空间的狭小，往往当监测装置监测到天然气泄漏时，已经非常容易发生事故了，其仍存在较大的不稳定性。此外，市场上的检测装置都是有源有线装置，容易发生漏电，这将给安全带来极大的隐患。

因此，开发一种安全性好、安装便捷且监测精度高的天然气泄漏监测系统极具现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术体积较大且安全性不佳的缺陷，提供一种安全性好、安装便捷且监测精度高的天然气泄漏监测系统。本发明开发了一种基于声表面波模式的天然气传感器，传感器的输出叉指换能器采用折线形的金属电极，其聚焦能力强，聚焦处的敏感度高即显著提高了传感器的检测精度，同时传感器采用多组叉指换能器，其可获取多组数据，通过对多组数据进行分析，能够有效消除环境的干扰，提高传感器的抗干扰性能。本发明的传感器体积小，检测精度高，抗干扰性能强，应用前景好。本发明还基于以上传感器设计了一种天然气泄漏监测系统，在天然气管道接口处安装两传感器，一用于检测管道压力，一用于检测天然气是否泄漏，同时设有与传感器信号连接的信号接收装置，通过信号接收装置即可知晓天然气是否泄漏，并获取天然气压力。由于本发明的传感器体积小，本发明的天然气泄漏监测系统的检测装置直接安装在天然气管道，可实时对天然气进行监测，其反应速度快，安全性好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于声表面波模式的天然气传感器，包括一块中心对称的压电材料基片及两组以上叉指换能器；

所述叉指换能器为延迟线型聚焦叉指换能器，每组叉指换能器包括一个输入叉指换能器和一个输出叉指换能器，且输入叉指换能器和输出叉指换能器分别固定于压电材料基片的两端，所述输出叉指换能器的金属电极为折线形，折线由两段相互连接的线段组成，折线向压电材料基片的对称中心开口；

各组叉指换能器的延迟路径中心位置重叠且与压电材料基片的对称中心重叠；

各组叉指换能器的延迟路径所在直线不重叠。

本发明的基于声表面波模式的天然气传感器，采用折线形的金属电极的叉指换能器会在压电材料基片的表面激发具有高强度和高波束宽度压缩比的声表面波，并且局限于小的局部区域，即聚焦中心周边的局部区域，其聚焦能力强，聚焦处的敏感度高即显著提高了传感器的检测精度，折线具体为两折线，一方面其加工难度低，成本低廉，另一方面，通过控制其开口方向即可控制其聚焦方向，通过控制折线的夹角还能调整传感器的检测精度，同时传感器采用多组叉指换能器，其可获取多组数据，通过对多组数据进行分析，能够有效消除环境的干扰，提高传感器的抗干扰性能。各组叉指换能器的延迟路径所在直线不重叠是指两组叉指换能器在压电材料基片上围成的形状为四边形，三组为六边形，四组为八边形，以此类推。

作为优选的技术方案：