[发明专利]一种谐振型气体传感器

说明书

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种谐振型气体传感器，包括：集成光源、光声池、声学探测器、电路层基板，所述电路层基板上设置集成光源和声学探测器，集成光源上设置有滤光片，所述光声池为半封闭腔体，所述光声池与电路层基板的形状结构相适应且共同组合成带孔的封闭腔体，电路层基板上设置的集成光源、光声池、声学探测器包裹于光声池的腔体内；所述光声池包括一个支撑骨架和多个谐振面，支撑骨架和谐振面粘连组合成半封闭腔体，谐振面中至少有一个面较薄，谐振面中的任意一面或多面开设有一个或者多个较小的气孔，气孔外侧设置有防水透气膜或防水透声膜。本发明的谐振型气体传感器灵敏度更高、测量精度更高、分辨力更高。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种谐振型气体传感器。

背景技术

气体传感器在智慧城市、医疗健康、工业控制等领域大量使用，随着物联网等新兴产业的飞速发展、人们对空气环境质量的日益关注，气体传感器的应用需求飞速增长。气体传感器主要包括半导体型、催化燃烧型、电化学型、非分光红外线(NDIR)型等种类。其中，半导体型、催化燃烧型、电化学型等气体传感器在使用中的最大问题是对气体的选择性差，不同气体之间存在交叉干扰红外气体传感器基于气体分子对于特定波长红外光的选择性吸收原理工作。而NDIR型红外气体传感器选择性好，能实现对气体实现指纹特征式识别，但存在集成度低、体积大、测量精度低等问题。

光声光谱技术作为一种光学技术，被广泛应用于痕量气体检测，具有零背景特性产生的高灵敏度、输出信号便捷、选择性强的优势。而近年来，随着半导体技术、微电子技术的发展，微型化的光声气体传感器有望成为气体传感器未来的主流技术。

当前，光声气体传感器还存在灵敏度低、体积大等问题。如，中国专利“用于光声气体传感器的集成红外光源和声检测器”(201110184435.2)提供了一种包含集成光源、红外滤波器、声传感器、TO封装的光声气体传感器。中国专利“光声气体传感器封装”(201910635660.X)提供了一种包含光源、光声检测器等核心部件的陶瓷腔体封装的光声气体传感器。由于被测气体吸收特定谱段的光线后释放的声信号较为微弱，上述传感器中均未考虑声信号的增强技术，因此，传感器的灵敏度较低。

发明内容

为了解决上述现有光声传感器存在的问题，本发明提供一种谐振型气体传感器，该传感器是测量精度更高的微型化气体传感器。

一种谐振型气体传感器，包括：集成光源、光声池、声学探测器、电路层基板，所述电路层基板上设置集成光源和声学探测器，集成光源上设置有滤光片，所述光声池为半封闭腔体，所述光声池与电路层基板的形状结构相适应且共同组合成带孔的封闭腔体，电路层基板上设置的集成光源、光声池、声学探测器包裹于光声池的腔体内；所述光声池包括一个支撑骨架和多个谐振面，支撑骨架和谐振面粘连组合成半封闭腔体，谐振面中至少有一个面较薄，谐振面中的任意一面或多面开设有一个或者多个较小的气孔，气孔外侧设置有防水透气膜或防水透声膜。

进一步的，所述光声池为长方体形状，包括1个六面体支撑骨架和5个谐振面(所述谐振面为柔性面)，5个谐振面中的任意一面或多面开设有一个或者多个较小的气孔(气孔保证待测目标气体能够快速进入光声池内部)；气孔外侧设置有防水透气膜或防水透声膜。

进一步的，所述光声池为圆柱体形状，包括1个圆柱体框架和2个谐振面(包括一个顶面和一个圆柱面)，2个谐振面中的任意一面或多面开设有一个或者多个较小的气孔(气孔保证待测目标气体能够快速进入光声池内部)；气孔外侧设置有防水透气膜或防水透声膜，组成开设有气孔的半封闭腔体。

进一步的，所述支撑骨架采用具有较强刚度、杨氏模量较大、易加工的金属或合金材料，或者采用硅、树脂、亚克力材料。

进一步的，谐振面采用杨氏模量较低的柔性薄膜材料。

本发明的有益效果：