CN102109483A - 电化学气体传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电化学气体传感器，其中包括：上盖、电极组、主体壳和后盖，主体壳为片状，上盖和主体壳扣合以形成空腔，电极组由工作电极、第一玻璃棉、参比电极、第二玻璃棉和辅助电极依次叠加而成；上盖包括进气通孔和气体扩散凹槽，气体扩散凹槽设置于上盖的底部，且进气通孔贯穿上盖与气体扩散凹槽连通；主体壳包括电解池凹槽和注液通孔，电解池凹槽设置于主体壳的顶部，且注液通孔贯穿主体壳与电解池凹槽连通；后盖设置于注液通孔中。本发明所提供的电化学气体传感器解决了现有技术中由于电化学气体传感器的外型尺寸较大，在一定程度上限制了相关监测装置微型化发展的缺陷，实现了电化学气体传感器微型化的目的。

Description

电化学气体传感器

技术领域

本发明实施例涉及电子芯片领域，尤其涉及一种体积小巧的片式电化学气体传感器。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电化学气体传感器以其工作时无需加热，功耗小，抗干扰，灵敏度高，线性特性好等优点，被广泛应用到相关监测装置中。

但是在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中由于电化学气体传感器的外型尺寸较大，在一定程度上限制了相关监测装置的微型化发展，因此电化学气体传感器外型尺寸较大的问题急需解决。

发明内容

本发明实施例提供一种电化学气体传感器，用以解决现有技术中由于电化学气体传感器的外型尺寸较大，在一定程度上限制了相关监测装置微型化发展的缺陷。

本发明实施例提供一种电化学气体传感器，其中，包括：上盖、电极组、主体壳和后盖，所述主体壳为片状，所述上盖和主体壳扣合以形成空腔，所述电极组由工作电极、第一玻璃棉、参比电极、第二玻璃棉和辅助电极依次叠加而成；

所述上盖包括进气通孔和气体扩散凹槽，所述气体扩散凹槽设置于所述上盖的底部，且所述进气通孔贯穿所述上盖与所述气体扩散凹槽连通；

所述主体壳包括电解池凹槽和注液通孔，所述电解池凹槽设置于所述主体壳的顶部，且所述注液通孔贯穿所述主体壳与所述电解池凹槽连通；

所述后盖设置于所述注液通孔中。

本发明实施例的电化学气体传感器，通过上盖、电极组、片状主体壳和后盖所组成的片式结构，解决了现有技术中由于电化学气体传感器的外型尺寸较大，在一定程度上限制了相关监测装置的微型化发展的缺陷，实现了电化学气体传感器微型化的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电化学气体传感器的分解结构示意图；

图2为本发明电化学气体传感器中上盖的轴向截面示意图；

图3为本发明电化学气体传感器中主体壳的轴向截面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明电化学气体传感器的分解结构示意图。如图1所示，本实施例的电化学气体传感器包括上盖11、电极组、主体壳12和后盖13，其中，主体壳12为片状，上盖11和主体壳12通过超声波进行焊接而相互扣合以形成空腔(图1由于是分解结构示意图，因此未示出)，电极组由工作电极14、第一玻璃棉15、参比电极16、第二玻璃棉17和辅助电极18依次叠加而成；结合图2为本发明电化学气体传感器中上盖的轴向截面示意图所示，上盖11的轴向截面为“T”形，且包括气体扩散凹槽21和进气通孔22，其中，气体扩散凹槽21设置于上盖11的底部，且进气通孔22贯穿上盖11与气体扩散凹槽21连通；结合图3为本发明电化学气体传感器中主体壳的轴向截面示意图所示，主体壳12包括电解池凹槽31、注液通孔32和突出平台33，电解池凹槽31设置于主体壳12的顶部，且注液通孔32贯穿主体壳12与电解池凹槽31连通，突出平台33设置于主体壳12的外侧壁上，且在突出平台33上垂直于突出平台33设置有3只插针引脚34，并在突出平台33上设置有3条引线凹槽35，其中，引线凹槽35为折形凹槽，3只插针引脚34分别通过信号收集线组与电极组相连，收集线组包括工作电极引线、参比电极引线和辅助电极引线，具体地，引线凹槽35分别对工作电极引线、参比电极引线和辅助电极引线分别进行引线，以使收集线组在上盖11和主体壳12相互扣合时不易受外界的触碰而脱落，并且可避免上盖11挤压到收集线组，从而实现了工作电极引线连接工作电极14和插针引脚34，参比电极引线连接参比电极16和插针引脚34，辅助电极引线连接辅助电极18和插针引脚34，进一步地，由于收集线组和插针引脚34是通过超声波进行焊接的，引线凹槽35可使收集线组和插针引脚34的焊接点低于突出平台33，而且在折形引线凹槽35的拐弯处设置为平滑倒角，减少了在引线凹槽35引线的过程中对集线组折断的可能；后盖13可设置于注液通孔中，在通过注液通孔32向电解池凹槽21注入电解液后，用于封孔，在实际应用中，常将注液通孔32的内部设置为2°的内倾角度，以更好地和后盖13配合，起到密封的作用，再者，后盖13和注液通孔32可通过超声波焊接而连接。

进一步地，结合图1和图2所示，上盖11还包括浅凹槽23，本实施例的电化学气体传感器还包括防水防尘贴膜19，且防水防尘贴膜19设置于浅凹槽23内，用于防止水和尘土从进气通孔22进入电化学气体传感器的空腔内。

再进一步地，结合图1和图2所示，本实施例的电化学气体传感器还包括气室支架110，气室支架110的中间为十字形的镂空状，气室支架110设置于气体扩散凹槽21和电极组之间，且气室支架110用于支撑电极组，即气室支架110直接用于支撑工作电极14；并且通过起密封作用的密封圈111，可使气体扩散凹槽21、气室支架110和工作电极14构成气体扩散室，以供被检测气体从进气通孔导入该气体扩散室内，保证气体与工作电极14的充分接触。

又进一步地，结合图1和图3所示，本实施例的电化学气体传感器还包括电解池支架112，电解池支架112中间为十字形的镂空状，在电解池凹槽31内设置有环形凸台36的前提下，电解池支架112置于环形凸台36上，用于支撑电极组。

还进一步地，再如图2所示，上盖11的圆周焊接部还设置有溢料凹槽24和焊接倒角25，焊接倒角25可作为超声波焊接时摩擦生热而融化的部分，融化后可形成焊接面，并且一些融化的材料可随之进入溢料凹槽24内，材料在重凝固后不仅增加了焊接效果，并且使材料不易溢出而影响外观。

本实施例的电化学气体传感器具有结构小巧的特点，并且可通过直插式接插方式简单地应用于各类型整机中，或设计尺寸小巧的多气体整机仪器。各个部件之间的连接，全部采用超声波焊接，不同于市面上部分微型传感器依靠手工胶封的工艺，因此具有一定的可提高生产效率。

在实际应用中，本实施例的电化学气体传感器可利用插针引脚34，通过配套接插件安装于外设电路板上，并且本实施例电化学气体传感的电解池凹槽31内已注有电解液。以电化学气体传感器检测目标气体CO的浓度为例，目标气体CO透过防水防尘贴膜19，从进气通孔22进入传感器内部，从而在气体扩散凹槽21、气室支架110和工作电极14所构成的气体扩散室内扩散，并与工作电极14充分接触。期间，接触到工作电极14的CO会被工作电极14吸附并发生一电化学反应：

CO+H2O→CO2+2H++2e.....................(a)

该反应释放的电子经过工作电极引线输出到外电路板中的集成电路中，然后经过集成电路的相关处理，该电子通过辅助电极引线，到达辅助电极，从而使得辅助电极得到电子并发生另一个电化学反应：

1/2O2+2H++2e→H2O.....................(b)

其中，参比电极并不参与电化学反应，而是提供一个基准电压，具体地，可通过参比电极引线与外电路板相连接，外电路的将稳定的电压同步给参比电极而获得该基准电压，从而在整个传感器的电化学反应过程中，使工作电极的电位不发生偏移，保证了传感器的稳定性。

进一步地，从整体上看，在电解液的作用下，反应(a)和(b)同时进行，相当于传感器内部发生了如下总反应：

CO+1/2O2→CO2.....................(c)

由于电子经过外电路板中的集成电路，因此集成电路上可以检测到相应的电流信号，并且信号的强弱与目标气体的浓度成一定比例关系，从而到达检测目标气体的浓度的目的。

本实施例的电化学气体传感器，通过上盖、电极组、主体壳和后盖所组成的片式结构，解决了现有技术中由于电化学气体传感器的外型尺寸较大，在一定程度上限制了相关监测装置的微型化发展的缺陷，实现了电化学气体传感器微型化的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电化学气体传感器，其特征在于，包括：上盖、电极组、主体壳和后盖，所述主体壳为片状，所述上盖和主体壳扣合以形成空腔，所述电极组由工作电极、第一玻璃棉、参比电极、第二玻璃棉和辅助电极依次叠加而成；

所述上盖包括进气通孔和气体扩散凹槽，所述气体扩散凹槽设置于所述上盖的底部，且所述进气通孔贯穿所述上盖与所述气体扩散凹槽连通；

所述主体壳包括电解池凹槽和注液通孔，所述电解池凹槽设置于所述主体壳的顶部，且所述注液通孔贯穿所述主体壳与所述电解池凹槽连通；

所述后盖设置于所述注液通孔中。

2.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述上盖还包括浅凹槽和防水防尘贴膜，所述浅凹槽设置于所述上盖的顶部，且所述防水防尘贴膜设置于所述浅凹槽内。

3.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述主体壳还包括突出平台，所述突出平台设置于所述主体壳的外侧壁上；且在所述突出平台上垂直设置有3只插针引脚，3只所述插针引脚通过信号收集线组与所述电极组相连，所述收集线组包括工作电极引线、参比电极引线和辅助电极引线。

4.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，还包括气室支架，所述气室支架为镂空状，所述气室支架设置于所述气体扩散凹槽和所述电极组之间，且所述气室支架用于支撑所述电极组。

5.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述电解池凹槽内设置有环形凸台。

6.根据权利要求5所述的电化学气体传感器，其特征在于，还包括电解池支架，所述电解池支架为镂空状，所述电解池支架置于所述环形凸台上，用于支撑所述电极组。

7.根据权利要求3所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述突出平台包括引线凹槽，所述引线凹槽用于对所述信号收集线组进行引线。

8.根据权利要求7所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述引线凹槽为折形凹槽。

9.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述上盖与所述主体壳通过超声波进行焊接而相互扣合。

10.根据权利要求9所述的电化学气体传感器，其特征在于，所述上盖的圆周焊接部还设置有溢料凹槽和焊接倒角，当利用超声波进行焊接时，通过融化所述焊接倒角的材料进入所述溢料凹槽。

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