CN105424300B - 一种隧穿纤毛装置 - Google Patents

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    • G01M3/40—Investigating fluid-tightness of structures by using electric means, e.g. by observing electric discharges

Abstract

本发明公开了一种隧穿纤毛装置，在基板上设置通孔，两个电极分别通过胶粘在所述基板的同一侧上，纤毛穿过通孔与其中一个电极连接，两个电极之间不接触，基板固定在保护罩上。本发明能够实现纳米级位移传感功能，能检测到很小的气体泄露情况，其灵敏度很高、响应很快，并不会像其它检测漏气仪器一样受温度的限制。

Description

一种隧穿纤毛装置
技术领域
本发明属于测量气流的技术，特别是一种隧穿纤毛装置。
背景技术
随着天然气、液化气、煤制气等在日常生活中运用的越来越普遍，各种可燃性的气体随时都有可能泄露、散发，不仅污染环境，有时还会发生危险，故需要检测这些气体是否泄漏的仪器。
目前的气流检测传感器和检测仪器可以满足一些基本的检测，但在一些检测微小气流的场合下，由于这些仪器的标尺、度盘分辨力及视差的限制，在使用时达不到所需的精度要求，同时他们也受到温度、湿度等一些外界条件的限制也无法实现精确检测。例如手推式路面漏气检测仪是一种检测人造煤气或天然气的检测仪，但它的适用温度为0-40℃。KY-301密封品检漏仪的适用温度为5-40℃，其分辨率仅为1pa。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧穿纤毛装置，结构简单，并利用隧道电流实现是否漏气的精确检测。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种隧穿纤毛装置，在基板上设置通孔，两个电极分别通过胶粘在所述基板的同一侧上，纤毛穿过通孔与其中一个电极连接，两个电极之间不接触，基板固定在保护罩上。
本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）能实现纳米级位移传感功能，能检测到很小的气体泄露情况。因其可以通过其高灵敏的位移传感功能检测到设备的气密性，故可以用作微小气流检测仪、高精度气流传感器、波动传感器等。（2）因为两电极之间的距离在20纳米以下，纳米又是很小的一个长度单位，纤毛粘结在电极上的位置直径也不过就10个微米左右，故很小的气流吹过来就能影响两电极之间的距离，所以其灵敏度很高、响应很快。（3）因为产生隧穿电流的条件不受温度限制，所以不会像其它检测漏气仪器一样受温度的限制。（4）适用的温度范围很广，不论是低于0℃还是高于40℃仍然可用，而且分辨率小于1pa。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明隧穿纤毛装置的结构示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明隧穿纤毛装置，能够把两个电极之间的距离变化用隧穿电流的数值的变化来表示，继而高精度、高灵敏地测量出设备是否有漏气现象，包括基板1、纤毛2、两个电极4、6、保护罩5，在基板1上设置通孔，两个电极4、6分别粘在所述基板1的同一侧上，纤毛2穿过通孔与其中一个电极6连接，两个电极4、6之间不接触。基板1固定在保护罩5上，这样将基板1、纤毛2、两个电极4、6设置在保护罩5内。纤毛2和通孔内壁之间有0.5微米左右的距离，以便气流吹过来时纤毛可以带动针尖晃动。
所述基板1可以是带有一圆形小孔的长方形亚克力板薄板。
所述两个电极4、6的头部相对应，该头部分别为针尖形状，其余部分为圆柱状、带状或薄膜。其中一个金属电极靠近另一个金属电极部分为针尖形状，另一个金属电极与之相对部分为针尖形状。
所述两个电极4、6的头部之间为20纳米以下的距离。
所述两个电极4、6头部的金属电极材料为铂金、钨、铱，或其混合物。
所述两个电极4、6分别通过胶3粘结在基板1上，该胶3是一种柔性胶，使电极和基板1之间留有间隙。
所述纤毛2是绝缘的有机材料或高分子材料。
本发明首先需要电解出两个针尖尖端距离小于20纳米的两个电极4、6，以便于能够很好的产生隧穿电流。其次，在测量时需要准备一些导线、一个电压发生器、一个fa级电流测试仪、一个数据采集卡、装有Labview的计算机。通过胶3把两个电极4、6分别固定在基板1上，一个电极6带有针尖的一段留出一部分形成悬臂梁结构，另一个电极4除针尖部分全部固定在基板1上。纤毛2通过基板1小孔粘在一个电极6上。电压发生器提供所需的电压，从两个电极4、6引出导线接在fa级电流测试仪上，fa级电流测试仪引出导线接在数据采集卡上，数据采集卡引出导向接在计算机上。
本发明隧穿纤毛装置当有气流吹过来时，纤毛2就会带动相连接的电极6产生相对于另一个电极4的位移（因与纤毛2连接的电极6是悬臂梁结构，纤毛2被气流吹动会带动它动）。在两个电极4、6上外加电压后，两个电极4、6之间将产生隧道电流（电流的大小和电极之间的距离有关，距离改变电流也会变）。在两个电极4、6加上电压后，在通过导线把极4、6接到fa级电流测试仪上。通过fa级电流测试仪把产生的隧穿电流转化成电压，再把fa级电流测试仪和数据采集卡连接起来，最后把数据采集卡和计算机连接起来，通过计算机的上的软件进行数据处理，读出数据。因为设备发生漏气时会产生气流，当把隧穿纤毛装置靠近气源时纤毛会被气流吹动，带着电极6与电机4产生一定的位移。从而通过上述连接设备显示的数据变化，我们就可以判断设备是否漏气了。

Claims (4)

1.一种隧穿纤毛装置，其特征在于在基板(1)上设置通孔，两个电极(4、6)粘在所述基板(1)的同一侧上，纤毛(2)穿过通孔与其中一个电极(6)连接，两个电极(4、6)之间不接触，基板(1)固定在保护罩(5)上；
所述两个电极(4、6)相对应的部位为头部，该头部分别为针尖形状，其余部分为圆柱状、带状或薄膜；
所述两个电极(4、6)分别通过胶(3)粘结在基板(1)上，该胶(3)是一种柔性胶，使电极和基板(1)之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的隧穿纤毛装置，其特征在于两个电极(4、6)的头部之间为20纳米以下的距离。
3.根据权利要求1或2所述的隧穿纤毛装置，其特征在于两个电极(4、6)头部的金属电极材料为铂金、钨、铱，或其混合物。
4.根据权利要求1所述的隧穿纤毛装置，其特征在于纤毛(2)是绝缘的有机材料或高分子材料。
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