[发明专利]一种快速响应恢复的半导体可燃气体传感器

说明书

本发明公开了一种快速响应恢复的半导体可燃气体传感器，包括承载部件封装在承载部件内的气敏元件，所述承载部件包括基座、加热引脚、信号测量引脚及保护帽；保护帽外套装有导流组件，导流组件中部设有容腔，导流组件底部设有导流室，保护帽的下部设有过气孔，容腔与导流室之间设有通气槽，所述导流室依次通过通气槽、容腔及过气孔实现与保护帽内腔相连通，导流室的侧壁上设有出气口，并连接有导流扇；所述气敏元件包括绝缘陶瓷管，绝缘陶瓷管外侧壁镶嵌有测量电极，并覆有气敏涂层，绝缘陶瓷管内部绕设有加热电阻丝。本发明通过导流组件使气体流动由自由扩散变为流动扩散，气体扩散速度快、浓度分布均匀，提高了传感器检测的响应/恢复速度。

技术领域

本发明属于半导体气体传感器技术领域，具体涉及一种快速响应恢复的半导体可燃气体传感器。

背景技术

半导体气体传感器以金属氧化物为气敏材料，其工作原理是根据在一定工作温度下待测气体在半导体金属氧化物表面发生氧化/还原反应时引起氧化物的电阻值发生变化。此种传感器气敏性能优异、测量范围广、制作工艺相对简单且价格低廉，便于集成与构建无线传感器网络，被广泛应用于碳氧化物、氮氧化物和挥发性有机复合物等部分有毒、易燃、易爆和污染气体等的监测。

根据加热方式，半导体气体传感器可分为直热式和旁热式。直热式是将加热丝、测量丝直接埋入气敏材料粉末中烧结而成，工作时加热丝通电，测量丝测量材料电阻值，直热式器件制作简单，成本低，但是测量回路和加热回路之间没有隔离，容易相互干扰。旁热式整体结构可分为加热元件、气敏材料、检测部件和承载部件四部分，是现在使用最为广泛的半导体气体传感器结构。但是，随着半导体气体传感器工作时间的延长，会出现零点漂移和灵敏度下降的现象，对目标气体的响应/恢复速度减慢。

申请号为CN202122305913.2的专利公开了一种固定式可燃气体检测仪结构，包括保护壳，保护壳的内部设置有气体检测显示电路系统，保护壳的后表面设置有安装机构，气体检测显示电路系统包括两个通气管道，两个通气管道的内部安装有保温管，保护壳的正表面固定安装有卡环，卡环的外表面螺纹连接有盖帽，盖帽的内部活动嵌设有玻璃片。当催化燃烧可燃气体传感器进行工作时，会产生一定热量，由于两个通气管道与保温管呈管状，使得顶部通气管道中的空气温度高于外部空气温度，通过热空气上升的原理，使得外部气体流入保护壳内部，明显快于气体自由扩散进入保护壳内部，因此传感器装置响应速度会明显提高，从而达到提高可燃气体检测仪响应速度。

虽然气体流动受制于管路和腔体，但是实际检测中，还和环境中气体的互扩散过程有关，如果气体的扩散较慢，比如在低温下或者气体分子扩散系数较低的情况，实际上腔体中气体的切换仍产生不同程度的滞后，不利于气敏元件获得快速响应恢复的性能，进而影响可燃气体传感器检测的灵敏度。

发明内容

为了提高半导体可燃气体传感器的响应恢复速度，本发明提供了一种快速响应恢复的半导体可燃气体传感器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种快速响应恢复的半导体可燃气体传感器，包括承载部件封装在承载部件内的气敏元件，所述承载部件包括基座，基座上插接有加热引脚及信号测量引脚，基座顶部套设有保护帽，保护帽的顶部设有若干透气孔；保护帽外套装有导流组件，所述导流组件的中部设有容腔，导流组件的底部设有导流室，保护帽侧壁的下部设有过气孔，容腔与导流室之间设有通气槽，所述导流室依次通过通气槽、容腔及过气孔实现与保护帽内腔相连通，导流室的侧壁上设有出气口，所述出气口处连接有导流扇；所述气敏元件包括绝缘陶瓷管，绝缘陶瓷管外侧壁镶嵌有测量电极，测量电极的端部连接有导电带，所述导电带与信号测量引脚电性连接；绝缘陶瓷管外覆有气敏涂层，所述气敏涂层覆盖测量电极；绝缘陶瓷管内部沿圆周方向绕设有若干圈加热电阻丝，加热电阻丝的端部与加热引脚电性连接。