[实用新型]集成高温湿度和二氧化碳浓度的检测传感器

说明书

本实用新型涉及检测传感器领域，尤其是集成高温湿度和二氧化碳浓度的检测传感器。该检测传感器包括氧化锆层一、氧化锆层二、加热层、电极、气氛测量区、印刷加热电路、接线端，所述氧化锆层一、氧化锆层二、加热层依次由上到下固定组成，氧化锆层一上设有电极，氧化锆层二上设有数个气氛测量区，数个气氛测量区串联连通在一起，加热层内设有印刷加热电路端头处设有接线端。该实用新型利用陶瓷电解质YSZ泵氧的特点，将水和二氧化碳在阴极侧电解为O2‑离子，通过YSZ电解质传输到阳极。通过计算通过氧泵的电流可以得知氧离子的数量，进而可以得到大气中的水和二氧化碳精确含量。

技术领域

本实用新型涉及检测传感器领域，尤其是集成高温湿度和二氧化碳浓度的检测传感器。

背景技术

湿度是指水蒸气在空气中的浓度。随着社会的进步，对湿度的检测和控制愈来愈重要。湿度传感器是能将水蒸气的含量转换成可测量电学参数的传感器，它已被广泛地应用于图书和档案管理、气候监测、精密仪器的使用和保护、交通运输、物品储藏和工业生产等领域。但随着工业技术的发展，单一的湿度检测已经不能满足生产需求，尤其是在当前温室效应的环境背景下，二氧化碳浓度的检测对于工业和车辆的排放监测至关重要。在另一方面，二氧化碳也是衡量室内空气质量的关键指标，良好的空气质量可以让人们不易困倦，工作效率更高，同时，在农业、医疗和工业领域上也有相关应用。因此，集成式湿度和二氧化碳监测装置具有极高的应该价值的。

目前市面上已有相关的湿度与二氧化碳监测模块，但响应速度较慢，且属于分体式模块拼合，对湿度和二氧化碳的检测分别需要不同的传感器。将湿度传感器和二氧化碳传感器集成在一个装置中，这对装置的应用环境兼容性提出了巨大的挑战。对于湿度传感器而言，目前大部分高分子的湿敏元件还只能在普通温度环境下使用。而在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80 ~ 200 °C左右；对于陶瓷胚体干燥，在高温低湿的情况下需要的温度在200 °C以上；在工业烟气处理过程中温度也能达到300 °C以上，目前的高分子湿度传感器很难保证长期稳定工作。近年来，多孔陶瓷基湿度传感器成为发展的主流，其具有湿度范围广、响应速度快、耐污染能力强等优点。多孔陶瓷基湿度传感器按照结构可分为薄膜、厚膜与块体三种类型，均可以在高温状态使用。高温湿度传感器也是汽车发动机燃烧控制的重要部件，通过检测进入发动机的空气湿度自动调节发动机的空燃比，最终达到提高发动机燃烧效率和降低污染物排放的双重目的。对于二氧化碳而言，目前主要集中在红外光谱传感器直接检测和气相色谱仪间接收集检测两种方式，尽管监测结果的精确度和准确度能够满足要求，但这些测试手段都不适合对环境进行长期检测监控。

实用新型内容

为了克服现有的湿度和二氧化碳浓度检测精度低的不足，本实用新型提供了集成高温湿度和二氧化碳浓度的检测传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集成高温湿度和二氧化碳浓度的检测传感器，包括氧化锆层一、氧化锆层二、加热层、电极、气氛测量区、印刷加热电路、接线端，所述氧化锆层一、氧化锆层二、加热层依次由上到下固定组成，氧化锆层一上设有电极，氧化锆层二上设有数个气氛测量区，数个气氛测量区串联连通在一起，加热层内设有印刷加热电路端头处设有接线端。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述气氛测量区由测量腔室、扩散障碍层、泵电极组成，测量腔室，测量腔室的内壁上设有扩散障碍层，测量腔室的开口处设有泵电极。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述加热层上设有气孔。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述加热层的材质为氧化铝或氧化锆。

本实用新型的有益效果是，该实用新型利用陶瓷电解质YSZ泵氧的特点，将水和二氧化碳在阴极侧电解为O2-离子，通过YSZ电解质传输到阳极。通过计算通过氧泵的电流可以得知氧离子的数量，进而可以得到大气中的水和二氧化碳精确含量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。