一种电化学气体传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电化学气体传感器，包括壳体，壳体的顶部设有通孔，用于允许外界气体通入；壳体内设有反应腔，反应腔的顶部设有入口组件，所述入口组件设于通孔的进气方向上，用于允许待测气体通过；所述反应腔内设有电解液以及与所述电解液接触的电极组件，所述反应腔的下方设有线路板，所述线路板与电极组件连接，用于进行电学信号的转换。本实用新型专利技术通过在内部设置线路板，使传感器的体积小、集成度高；通过在固态隔膜上设置贵金属层，既可以使待测气体选择性通过，也可以作为待测气体反应的阴极和活性催化材料，提高了待测气体的反应速率；并通过在内部设置补偿电阻，解决了传感器受温度变化而使输出的电信号误差大的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学气体传感器


[0001]本技术涉及气体传感器的
，更具体地，涉及一种电化学气体传感器。

技术介绍

[0002]现有的气体传感器根据检测的气体类型和应用场景的不同，分为不同的类型。其中，主要的类型有半导体气体传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器、光学气体传感器、超声波气体传感器和光电离子探测气体传感器等。
[0003]而电化学气体传感器为市场上的占据份额最大，应用最为广泛的一类气体传感器。电化学气体传感器分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型，主要通过检测不同状态下的电流来检测气体浓度。主要用于有毒气体、氧气和酒精灯气体检测，且主要应用于石油化工、冶金和矿山等行业。
[0004]由于电化学气体传感器应用广泛，因此，如何提高电化学气体传感器的性能、降低生产成本，对提高气体传感器的市场占有率具有非常重要的作用。
[0005]另外，传统的电化学气体传感器通过其表面突出的两个引脚外接所应用的设备，这样导致了连接的不便，且传感器的集成度不高，体积也不够小型化，影响了市场占有率。

技术实现思路

[0006]本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种电化学气体传感器，用于解决电化学气体传感器的集成度低、使用不便的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本技术采取的技术方案是：
[0008]一种电化学气体传感器，包括壳体，壳体的顶部设有通孔，用于允许外界气体通入；壳体内设有反应腔，反应腔的顶部设有入口组件，所述入口组件设于通孔的进气方向上，用于允许待测气体通过；所述反应腔内设有电解液以及与所述电解液接触的电极组件，所述反应腔的下方设有线路板，所述线路板与电极组件连接，用于进行电学信号的转换。
[0009]本技术方案中，通过在传感器的壳体内设置线路板，而线路板与电极组件连接，解决了传感器内发生化学反应时，电学信号的转换问题，其集成度更高，体积更小，更符合用户所需。具体地，反应腔用于提供待测气体反应的场所，进而检测待测气体的浓度。优选地，该待测气体为氧气。
[0010]在其中一个实施例中，所述壳体包括依次连接的顶盖、第一外壳和第二外壳，所述通孔设于顶盖上；所述第一外壳用于安装反应腔；所述第二外壳用于安装线路板，所述第二外壳与第一外壳密封连接。
[0011]在其中一个实施例中，所述第二外壳内还设有插接口，用于连接外部设备，所述插接口设在线路板下方，且与线路板连接。
[0012]具体地，所述插接口用于与外部的设备、仪表连接，以形成信号传递。
[0013]在其中一个实施例中，所述顶盖上设有用于与外部检测设备密封连接的安装部。
[0014]具体地，外部检测设备通过该安装部与顶盖密封连接，进而连接反应腔，以对外部
检测设备内的气体进行检测。例如，该外部检测设备可以为外部的氧气管道，氧气管道的出口通过该安装部与顶盖密封连接，进而使氧气进入反应腔内，同时也避免外界气体进入反应腔内，从而可以检测到氧气管道内的氧气浓度。
[0015]进一步地，该辅助连接结构可以为螺纹结构、密封圈等。
[0016]在其中一个实施例中，所述电极组件包括至少两个电极，分别为阴极和阳极，所述阴极和所述阳极在反应腔内呈上下设置，且所述阴极和所述阳极之间设有绝缘层。
[0017]进一步地，所述阴极为PTFE膜。
[0018]在另一个实施例中，所述入口组件包括用于允许待测气体通过的固态隔膜，所述固态隔膜上设置有贵金属层，所述贵金属层为阴极；所述电极组件至少包括阳极，所述阴极和所述阳极之间设有绝缘层。
[0019]本技术方案利用贵金属层的金属特性，作为待测气体进行化学反应的阴极，无需另外增加阴极的设计，因此，其结构更简单，成本也更低，更符合用户所需。进一步地，贵金属层还可以作为活性催化剂，控制了待测气体的有效扩散，加快与待测气体的反应速率，确保传感器的长期稳定性和低漂移水平。
[0020]优选地，所述贵金属层包括至少两种不同密度不同的贵金属材料，所述贵金属层通过原子层沉积工艺覆盖于固态隔膜上。原子层沉积的工艺能使贵金属层在固态隔膜上更均匀。贵金属层与固态隔膜共同作用，作为待测气体反应的阴极和催化材料层。通过密度不同的贵金属材料层，可以增加催化材料层的多孔结构，有利于提高氧气通过的速率。另外，不同的贵金属材料层还可以互补对方的缺陷，使贵金属层的催化作用更好。
[0021]进一步地，所述固态隔膜为含氟隔膜，优选为聚四氟乙烯膜，即PTFE膜；所述待测气体为氧气，所述绝缘层为含氟隔膜。
[0022]在其中一个实施例中，所述反应腔的下方设有至少两组金属插针，所述金属插针的一端分别连接所述阴极和所述阳极，所述金属插针的另一端连接线路板，用于进行信号传输。
[0023]具体地，金属插针的数量与电极组件的电极数量对应。
[0024]在其中一个实施例中，所述反应腔内设有至少两组导电线，所述导电线的一端分别连接所述阴极和所述阳极，所述导电线的另一端分别连接对应的金属插针，进而通过金属插针连接线路板。
[0025]具体地，导电线、电极组件以及金属插针的数量一一对应。其中，可以在线路板上设置固定电阻，金属插针与固定电阻连接，通过固定电阻产生的电势差，测出氧气的浓度。
[0026]在其中一个实施例中，所述入口组件上设有防水透气层，所述防水透气层紧贴通孔的底部，且所述防水透气层和入口组件之间设有粘接层。
[0027]防水透气层可以阻隔外界水汽，防止外界水汽、污染物等落入入口组件上而影响测量结果。
[0028]进一步地，本技术方案的电化学气体传感器为固态隔膜式氧气传感器。氧气传感器主要分为毛细管式氧气传感器和固态隔膜式氧气传感器。
[0029]其中，毛细管式氧气传感器主要测量氧气的浓度。但是，毛细管式氧气传感器对所需测量的氧气浓度的范围有一定的要求，在氧气浓度为0
‑
30％时，氧气浓度与电池信号输出呈线性关系，但当氧气浓度高于30％时会出现偏差，给测量带来困难。
[0030]而固态隔膜式气体传感器主要测量氧气的分压。氧气进入工作电极的扩散由氧气的分压决定。即传感器的输出信号与混合气体中氧气的分压成线性关系，因此，固态隔膜式氧气传感器对氧气浓度不限，其可以测量0
‑
100％范围内的氧气，适用范围更广。
[0031]进一步地，还包括补偿电阻，所述补偿电阻设置于反应腔的外侧壁，且与线路板连接。
[0032]电化学气体传感器对温度的变化比较敏感，通过内置补偿电阻，可以保证电化学气体传感器的检测温度稳定，对提高检测的精准度具有非常重要的作用。
[0033]具体地，补偿电阻的阻值会随反应腔温度的变化而变化，通过补偿电阻的阻值变化，可以补偿传感器的电信号误差值，进而可以根据实际的待测气体电压值计算出待测气体的浓度值。其中，反应腔的温度变化可以体现为外界环境的温度变化，进而能够补偿外界温度变化对待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学气体传感器，其特征在于，包括壳体，壳体的顶部设有通孔，用于允许外界气体通入；壳体内设有反应腔，反应腔的顶部设有入口组件，所述入口组件设于通孔的进气方向上，用于允许待测气体通过；所述反应腔内设有电解液以及与所述电解液接触的电极组件，所述反应腔的下方设有线路板，所述线路板与电极组件连接，用于进行电学信号的转换。2.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述壳体包括依次连接的顶盖、第一外壳和第二外壳，所述通孔设于顶盖上；所述第一外壳用于安装反应腔；所述第二外壳用于安装线路板，所述第二外壳与第一外壳密封连接。3.根据权利要求2所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述第二外壳内还设有插接口，用于连接外部设备，所述插接口设在线路板下方，且与线路板连接。4.根据权利要求2所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述顶盖上设有用于与外部检测设备密封连接的安装部。5.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述电极组件包括至少两个电极，分别为阴极和阳极，所述阴极和所述阳极在反应腔内呈上下设置，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宾，赵罗恒，朱瑞，谢傲臻，文祥，
申请(专利权)人：广州奥松电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：