CN111948342B - 一种钯合金氢气传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钯合金氢气传感器，涉及传感器技术领域，包括基板、半导体制冷制热片、硅衬底、测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端，解决了为钯薄膜传感器提供良好的工作温度范围的技术问题，本发明采用了钯薄膜传感器结合半导体制热、制冷技术来保证芯片工作在一个稳定的环境之中。使传感器的精度更高、测量的数据更准、同时还极大的延长了传感器的使用寿命，本发明在钯薄膜电阻上增加了绝缘屏蔽层，增加了传感器的抗干扰能力，本发明将测温电阻尽可能的包围两个钯薄膜传感器，使测温值更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种钯合金氢气传感器。
背景技术
变压器无论是热故障还是电故障，都会导致绝缘介质—变压器油裂解产生一些特征气体。如果变压器油中含气量高，尤其是氢含量超标，将加速变压器油老化，使得绝缘材料使用寿命减少一半，起不到很好的散热、冷却的效果。及早发现设备内部是否有局部放电，如有局部放电会引起绝缘破坏，甚至造成事故。
目前，电网中对油中的氢气的测量主要采用光声光谱法和色谱法。但这两种技术无法直接对油中的氢气进行测量，都需要进行油气分离，例如使用阻油透气膜在高压下将气体分离出来，或者采用真空法，在真空下利用气体在油中的溶解度降低来分离，再进入色谱柱，利用光谱法或者色谱法对组分进行分析。由于脱气处理需要很长的时间，因此，这两种方法对油中氢气的测量是不连续的，无法做到实时监测。
钯薄膜传感器解决了色谱法无法连续测量的缺点，可以做到连续监测。
然而，钯薄膜传感器芯片只能在一个恒定的温度下工作，例如一般选取70℃。但变压器在极端情况之下，变压器的温度可高达90℃，导致芯片温度无法调节到70摄氏度。尽管可以用温度来修正，但高温对芯片可能会带来损坏的危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种钯合金氢气传感器，解决了为钯薄膜传感器提供良好的工作温度范围的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钯合金氢气传感器，包括基板、半导体制冷制热片、硅衬底、测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端，半导体制冷制热片设于基板上，硅衬底设于半导体制冷制热片上；
测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端均固设与硅衬底上；
4个钯传感器输出端分别设于硅衬底的4个顶角，两个测温电阻输出端延硅衬底的中心线上下间隔设置；
测温电阻包括两个端部和中部，两个测温电阻输出端分别通过两个端部连接中部，中部成弯曲状，并空出左右两个区域，设定左边的区域为第一传感器安装区域，右边的区域为第二传感器安装区域，第一钯薄膜电阻和第二钯薄膜电阻分别设于第一传感器安装区域内和第二传感器安装区域内；
使第一钯薄膜电阻和第二钯薄膜电阻的三面均被测温电阻包围；
第一钯薄膜电阻的两个输出端分别通过两个传输线连接位于硅衬底左上方和左下方的两个钯传感器输出端；
第二钯薄膜电阻的两个输出端分别通过两个传输线连接位于硅衬底右上方和右下方的两个钯传感器输出端；
第一钯薄膜电阻的上方设有绝缘屏蔽层。
优选的，半导体制冷制热片与基板之间设有导热粘接层，硅衬底与半导体制冷制热片之间设有导热粘接层。
优选的，所述导热粘接层为导热银胶或导热硅脂。
优选的，所述端部成矩形。
优选的，所述传输线包括输出部、过渡部和连接部，连接部的一端与第一钯薄膜电阻或第二钯薄膜电阻的一个输出端连接、另一端与过渡部的一端连接，过渡部的另一端与输出部连接，输出部还与钯传感器输出端连接。
优选的，所述过渡部为梯形，所述过渡部梯形的顶边与所述连接部连接、底边与所述输出部连接。
本发明所述的一种钯合金氢气传感器，解决了为钯薄膜传感器提供良好的工作温度范围的技术问题，本发明采用了钯薄膜传感器结合半导体制热、制冷技术来保证芯片工作在一个稳定的环境之中。使传感器的精度更高、测量的数据更准、同时还极大的延长了传感器的使用寿命，本发明在钯薄膜电阻上增加了绝缘屏蔽层，增加了传感器的抗干扰能力，本发明将测温电阻尽可能的包围两个钯薄膜传感器，使测温值更加准确，本发明采用的传输线从细小的钯薄膜电阻的输出端快速的过渡到宽阔的输出部，其过渡角度均采用钝角，极大的减小了电流传输时容易受到的干扰。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明的硅衬底的结构图；
图3是本发明的第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、测温电阻和绝缘屏蔽层的结构图；
图中：基板1、半导体制冷制热片2、硅衬底3、测温电阻4、测温电阻输出端6、第一钯薄膜电阻8、第二钯薄膜电阻9、传输线10、钯传感器输出端11、输出部12、过渡部13、连接部14、端部15、中部16、第一传感器安装区域17、第二传感器安装区域18、屏蔽19。
具体实施方式
如图1-图3所示的一种钯合金氢气传感器，包括基板、半导体制冷制热片、硅衬底、测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端，半导体制冷制热片设于基板上，硅衬底设于半导体制冷制热片上；
本发明采用半导体制冷制热片来调节钯薄膜电阻的工作温度，优化了其工作环境温度，延长了钯薄膜电阻的工作寿命。
测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端均固设与硅衬底上；
本发明中，测温电阻优选为多晶硅，钯薄膜电阻厚度优选10-100nm。
4个钯传感器输出端分别设于硅衬底的4个顶角，两个测温电阻输出端延硅衬底的中心线上下间隔设置；
测温电阻包括两个端部和中部，两个测温电阻输出端分别通过两个端部连接中部，中部成弯曲状，并空出左右两个区域，设定左边的区域为第一传感器安装区域，右边的区域为第二传感器安装区域，第一钯薄膜电阻和第二钯薄膜电阻分别设于第一传感器安装区域内和第二传感器安装区域内；
使第一钯薄膜电阻和第二钯薄膜电阻的三面均被测温电阻包围；
本发明在测温电阻的中部设置两个空区域，用来安放钯薄膜电阻，使钯薄膜电阻尽可能的被测温电阻包围，从而使其可以准确的测量钯薄膜电阻的周围的工作温度，增加了测温的准确度。
本发明可以通过改变中的弯曲形状太改变测温电阻的阻值，从而调节测温电阻的测量值。
第一钯薄膜电阻的两个输出端分别通过两个传输线连接位于硅衬底左上方和左下方的两个钯传感器输出端；
第二钯薄膜电阻的两个输出端分别通过两个传输线连接位于硅衬底右上方和右下方的两个钯传感器输出端；
第一钯薄膜电阻的上方设有绝缘屏蔽层。
绝缘屏蔽层优选为氧化铝、氧化硅、氮化硅中的一种或几种。
优选的，半导体制冷制热片与基板之间设有导热粘接层，硅衬底与半导体制冷制热片之间设有导热粘接层。
优选的，所述导热粘接层为导热银胶或导热硅脂。
优选的，所述端部成矩形。
优选的，所述传输线包括输出部、过渡部和连接部，连接部的一端与第一钯薄膜电阻或第二钯薄膜电阻的一个输出端连接、另一端与过渡部的一端连接，过渡部的另一端与输出部连接，输出部还与钯传感器输出端连接。
在本实施例中，由于第一钯薄膜电阻或第二钯薄膜电阻的输出端均为体积很小的两个焊点，其在与钯传感器输出端连接时，很容易出现被外界干扰的情况，本发明采用传输线包括输出部、过渡部和连接部，其连接部用来与薄膜电阻的输出端连接，过渡部用来快速的将细小的连接部过渡为宽阔的输出部，这样就极大的加宽了钯传感器输出端的传输线的面积，极大的增加了抗干扰能力，本发明还将过渡部做成梯形状，使其与输出部和连接部连接时，其连接部位的角度均为钝角，增加了电流抗干扰能力。
优选的，所述过渡部为梯形，所述过渡部梯形的顶边与所述连接部连接、底边与所述输出部连接。
本发明所述的一种钯合金氢气传感器，解决了为钯薄膜传感器提供良好的工作温度范围的技术问题，本发明采用了钯薄膜传感器结合半导体制热、制冷技术来保证芯片工作在一个稳定的环境之中。使传感器的精度更高、测量的数据更准、同时还极大的延长了传感器的使用寿命，本发明在钯薄膜电阻上增加了绝缘屏蔽层，增加了传感器的抗干扰能力，本发明将测温电阻尽可能的包围两个钯薄膜传感器，使测温值更加准确，本发明采用的传输线从细小的钯薄膜电阻的输出端快速的过渡到宽阔的输出部，其过渡角度均采用钝角，极大的减小了电流传输时容易受到的干扰。
Claims (6)
1.一种钯合金氢气传感器，其特征在于：包括基板、半导体制冷制热片、硅衬底、测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端，半导体制冷制热片设于基板上，硅衬底设于半导体制冷制热片上；
测温电阻、绝缘屏蔽层、两个测温电阻输出端、第一钯薄膜电阻、第二钯薄膜电阻、4个传输线和4个钯传感器输出端均固设与硅衬底上；
4个钯传感器输出端分别设于硅衬底的4个顶角，两个测温电阻输出端延硅衬底的中心线上下间隔设置；
测温电阻包括两个端部和中部，两个测温电阻输出端分别通过两个端部连接中部，中部成弯曲状，并空出左右两个区域，设定左边的区域为第一传感器安装区域，右边的区域为第二传感器安装区域，第一钯薄膜电阻和第二钯薄膜电阻分别设于第一传感器安装区域内和第二传感器安装区域内；
使第一钯薄膜电阻和第二钯薄膜电阻的三面均被测温电阻包围；
第一钯薄膜电阻的两个输出端分别通过两个传输线连接位于硅衬底左上方和左下方的两个钯传感器输出端；
第二钯薄膜电阻的两个输出端分别通过两个传输线连接位于硅衬底右上方和右下方的两个钯传感器输出端；
第一钯薄膜电阻的上方设有绝缘屏蔽层。
2.如权利要求1所述的一种钯合金氢气传感器，其特征在于：半导体制冷制热片与基板之间设有导热粘接层，硅衬底与半导体制冷制热片之间设有导热粘接层。
3.如权利要求2所述的一种钯合金氢气传感器，其特征在于：所述导热粘接层为导热银胶或导热硅脂。
4.如权利要求1所述的一种钯合金氢气传感器，其特征在于：所述端部成矩形。
5.如权利要求1所述的一种钯合金氢气传感器，其特征在于：所述传输线包括输出部、过渡部和连接部，连接部的一端与第一钯薄膜电阻或第二钯薄膜电阻的一个输出端连接、另一端与过渡部的一端连接，过渡部的另一端与输出部连接，输出部还与钯传感器输出端连接。
6.如权利要求5所述的一种钯合金氢气传感器，其特征在于：所述过渡部为梯形，所述过渡部梯形的顶边与所述连接部连接、底边与所述输出部连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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