详情

原文传递一种声表面波甲醛气体传感器

专利名称：	一种声表面波甲醛气体传感器
摘要：	一种声表面波甲醛气体传感器，包括甲醛检测模块和数据处理模块，所述甲醛检测模块包括SAW芯片，所述SAW芯片包括压电基底，和通过光刻微加工工艺在压电基底上制备的叉指型电极；SAW芯片上沉积有厚度为0.5‑0.7μm的纳米ZnO薄膜作为波导层和敏感膜；所述数据处理模块内预先设置甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图，数据处理模块根据甲醛检测模块检测的SAW芯片谐振频率变化，计算环境中甲醛浓度。本发明声表面波甲醛气体传感器灵敏度高，不仅适用于甲醛干气的检测，还可以扩展适用于不同湿度下甲醛气体的检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南交通大学
发明人：	永远;陈大志;贺正琦;许章亮;李盼召;吴浪;陈伯仲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910530042.9
公开号：	CN110243930A
代理机构：	成都众恒智合专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	吴桐
分类号：	G01N29/036(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	610031 四川省成都市金牛区二环路北一段111号
主权项：	1.一种声表面波甲醛气体传感器，包括甲醛监测模块和数据处理模块，其特征在于：所述甲醛检测模块包括SAW芯片，所述SAW芯片包括压电基底，和通过光刻微加工工艺在压电基底上制备的叉指型电极；SAW芯片上沉积有厚度为0.5-0.7μm的纳米ZnO薄膜作为波导层和敏感膜；所述数据处理模块内预先设置甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图，数据处理模块根据甲醛检测模块检测的SAW芯片谐振频率变化，计算环境中甲醛浓度。 2.根据权利要求1所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述SAW芯片为有源延迟线型，压电基底材料为42.75°ST-cut石英，SAW芯片的结构设计参数为：叉指指条宽度5μm，叉指间距5μm，声孔径1800μm，输入叉指对数为40，输出叉指对数为60对，电极厚度0.2μm，电极材料选择铝，中心距离为2500μm，质量沉积区面积2500×1800μm2。 3.根据权利要求1所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述SAW芯片上沉积纳米ZnO薄膜的具体方法是：在所述SAW芯片表面通过磁控溅射沉积ZnO薄膜，具体操作是：以99.99％纯度的ZnO为靶材，氩气为工作气体进行磁控溅射，镀膜真空度为0.4-0.6Pa，溅射功率为90-110W，溅射时间为50-70min。 4.根据权利要求1所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述声表面波甲醛气体传暗器还包括湿度检测模块；所述湿度检测模块用于检测环境湿度，所述数据处理模块内还预先设置有甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图，数据处理模块根据甲醛检测模块检测的SAW芯片谐振频率变化和湿度检测模块检测的湿度，计算环境中甲醛浓度。 5.根据权利要求1所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述数据处理模块的工作方式是：数据处理模块内预先设置的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图记为关系图A，甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图记为关系图B；首先，根据湿度检测模块检测到的环境湿度和关系图B，计算所述环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw；然后，将甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率△F变化减去环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw得到甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff＝△F-△Fw；进一步，根据甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff和关系图A计算甲醛浓度。 6.根据权利要求4所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述湿度检测模块包括SAW芯片，所述SAW芯片包括压电基底，和通过光刻微加工工艺在压电基底上制备的叉指型电极；SAW芯片上沉积有厚度为50-70nm的聚硅氧烷薄膜。 7.根据权利要求6所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述SAW芯片上沉积聚硅氧烷薄膜的具体方法是：配置聚硅氧烷溶液，溶剂为氯仿，浓度1mg/mL，采用喷涂工艺在SAW芯片表面制备50-70nm厚的聚硅氧烷薄膜。 8.根据权利要求7所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述数据处理模块内还预先设置有湿度检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图。 9.根据权利要求8所述的声表面波甲醛气体传感器，其特征在于：所述数据处理模块的工作方式是：数据处理模块内预先设置的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图记为关系图A，甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图记为关系图B，湿度检测模块的SAW芯片谐振频率与湿度的关系图记为关系图C；首先，根据湿度检测模块的SAW芯片谐振频率变化△fw和关系图C计算环境湿度，并根据环境湿度和关系图B，计算所述环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw；然后，将甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△F减去环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw得到甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff＝△F-△Fw；进一步，根据甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff和关系图A计算甲醛浓度。
所属类别：	发明专利