CN113916733A - 一种传感器和颗粒物检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种传感器和颗粒物检测装置，所述传感器包括：第一绝缘基板、第一导电印刷层和第二绝缘基板，第一导电印刷层包括走线区域和检测区域，走线区域被第一绝缘基板覆盖，检测区域设有第一电极和第二电极，第一电极设有间隙槽，并通过间隙槽将第一电极划分为第一走线部和第二走线部，第一走线部的一端和第二走线部的一端导电连接，第一走线部的另一端与走线区域内的第一导电线电连接，第二走线部的另一端与走线区域内的第二导电线电连接，形成回路电极；第二电极的一端与走线区域内的第三导电线电连接，第二走线部对应第二电极设置。本发明实施例可以解决由于颗粒物传感器中的绝缘基板出现裂纹，导致颗粒物测量结果存在误差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种传感器和颗粒物检测装置。
背景技术
随着环境问题的日益加剧，空气质量情况越来越受到人们的关注，因此，用于检测空气中颗粒物浓度的颗粒物传感器被大规模应用。
目前已有的颗粒物传感器，大多是多层片式结构，且一般使用厚膜印刷技术和多层陶瓷共烧技术制备，但在陶瓷基板出现裂纹的情况下，颗粒物传感器对空气中颗粒物的测量结果会存在偏差，进而导致测量结果的不准确。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种传感器和颗粒物检测装置，解决了由于颗粒物传感器中的绝缘基板出现裂纹，导致颗粒物测量结果存在误差的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种传感器，包括：第一绝缘基板、第一导电印刷层和第二绝缘基板，其中，所述第一绝缘基板、第一导电印刷层和第二绝缘基板依次层叠设置，所述第一导电印刷层包括走线区域和检测区域，所述走线区域被所述第一绝缘基板覆盖，所述检测区域设有第一电极和第二电极，所述第一电极设有间隙槽，并通过所述间隙槽将所述第一电极划分为第一走线部和第二走线部，所述第一走线部的一端和第二走线部的一端导电连接，所述第一走线部的另一端与所述走线区域内的第一导电线电连接，所述第二走线部的另一端与所述走线区域内的第二导电线电连接，形成回路电极；所述第二电极的一端与所述走线区域内的第三导电线电连接，所述第二走线部对应所述第二电极设置，且所述第二走线部和所述第二电极均设有用于检测颗粒物的梳状结构。
可选的，所述第一走线部环绕所述梳状结构对应的区域设置。
可选的，所述第二绝缘基板远离所述第一绝缘基板的一侧设有第三绝缘基板和第二导电印刷层，所述第二导电印刷层位于所述第二绝缘基板和所述第三绝缘基板之间，所述第二导电印刷层与所述第一导电印刷层导电连接，所述第二导电印刷层上设有第四导电线、第五导电线、以及用于检测温度的感温元件，所述感温元件的一端连接所述第四导电线，所述感温元件的另一端连接所述第五导电线。
可选的，所述第三绝缘基板远离所述第一绝缘基板的一侧设有第四绝缘基板和第三导电印刷层，所述第三导电印刷层位于所述第三绝缘基板和所述第四绝缘基板之间，所述第三导电印刷层与所述第二导电印刷层导电连接，所述第三导电印刷层上设有第六导电线、第七导电线、第八导电线、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第六导电线，所述第一电阻的另一端连接所述第八导电线，所述第二电阻的一端连接所述第六导电线，所述第二电阻的另一端连接所述第七导电线，且所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相同。
可选的，所述第一绝缘基板远离所述第二绝缘基板的一侧设有第一导电连接点、第二导电连接点和第三导电连接点，所述第一导电连接点与所述第一导电线电连接，所述第二导电连接点与所述第二导电线电连接，所述第三导电连接点与所述第三导电线、所述第五导电线和所述第八导电线电连接；
所述第四绝缘基板远离所述第一绝缘基板的一侧设有第四导电连接点、第五导电连接点和第六导电连接点，所述第四导电连接点与所述第七导电线电连接，所述第五导电连接点与所述第六导电线电连接，所述第六导电连接点与所述第四导电线电连接。
可选的，沿梳状齿的排列方向，相邻的两个梳状齿的间隔逐渐增大，所述相邻的两个梳状齿中一者为所述第二走线部对应的第一梳状齿，另一者为所述第二电极对应的第二梳状齿。
可选的，任意相邻的两个梳状齿的间隔中第一间隙大于第二间隙，所述第一间隙相对于所述走线区域的距离大于所述第二间隙相对于所述走线区域的距离。
可选的，所述第一间隙的宽度与所述第二间隙的宽度的比值为2。
可选的，所述感温元件为热敏电阻。
本发明实施例还提供一种颗粒物检测装置，所述颗粒物检测装置包括上述的传感器。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例中，将第一电极、第一导电线和第二导电线设置为回路电极，这样，在绝缘基板出现裂纹的情况下，第一导电线和/或第二导电线断开，第一电极、第一导电线和第二导电线构成的回路电极形成开路，第一导电线和第二导电线之间的阻值趋于无穷，从而能够检测绝缘基板是否产生裂纹，进而避免因绝缘基板出现裂纹，而导致颗粒物测量结果存在误差。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的传感器中第一导电印刷层检测区域的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的传感器中第三导电印刷层的局部结构示意图。
具体实施方式
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。
如图1所示，本发明实施例提供一种传感器，上述传感器包括：
第一绝缘基板10、第一导电印刷层20和第二绝缘基板30，其中，所述第一绝缘基板10、第一导电印刷层20和第二绝缘基板30依次层叠设置，所述第一导电印刷层20包括走线区域和检测区域，所述走线区域被所述第一绝缘基板10覆盖，所述检测区域设有第一电极24和第二电极25，所述第一电极24设有间隙槽，并通过所述间隙槽将所述第一电极24划分为第一走线部241和第二走线部242，所述第一走线部241的一端和第二走线部242的一端导电连接，所述第一走线部241的另一端与所述走线区域内的第一导电线21电连接，所述第二走线部242的另一端与所述走线区域内的第二导电线22电连接，形成回路电极；所述第二电极25的一端与所述走线区域内的第三导电线23电连接，所述第二走线部242对应所述第二电极25设置，且所述第二走线部242和所述第二电极25均设有用于检测颗粒物的梳状结构。
本实施例中的绝缘基板可以为陶瓷基板，也可以为其他材质的能起到绝缘作用的基板。本实施例的应用原理为：第一电极24、第一导电线21和第二导电线22形成了回路电极，在第一绝缘基板10或第二绝缘基板30未产生裂纹的情况下，第一导电线21和第二导电线22之间的阻值为第一导电印刷层20上设有的电阻的阻值，或者第一导电线21和第二导电线22这两个导电线之间的阻值。在第一绝缘基板10和/或第二绝缘基板30产生裂纹的情况下，第一导电线21和/或第二导电线22断开，这样，第一电极24、第一导电线21和第二导电线22形成的回路电极开路，第一导电线21和第二导电线22之间的阻值大幅上升，趋近于无穷大。
本发明实施例中，将第一电极24、第一导电线21和第二导电线22设置为回路电极，这样，在绝缘基板出现裂纹的情况下，第一导电线21和/或第二导电线22断开，第一电极24、第一导电线21和第二导电线22构成的回路电极形成开路，第一导电线21和第二导电线22之间的阻值趋于无穷，从而能够检测绝缘基板是否产生裂纹，进而避免因绝缘基板出现裂纹，而导致颗粒物测量结果存在误差。
可选的，所述第一走线部241环绕所述梳状结构对应的区域设置。
本发明实施例中，将第一电极24的第一走线部241环绕梳状结构对应的区域设置，充分利用检测区域的空间对第一导电印刷层20的第一电极24和第二电极25进行设置。
可选的，沿梳状齿的排列方向，相邻的两个梳状齿的间隔逐渐增大，所述相邻的两个梳状齿中一者为所述第二走线部242对应的第一梳状齿，另一者为所述第二电极25对应的第二梳状齿。
可选的，任意相邻的两个梳状齿的间隔中第一间隙大于第二间隙，所述第一间隙相对于所述走线区域的距离大于所述第二间隙相对于所述走线区域的距离。
可选的，所述第一间隙的宽度与所述第二间隙的宽度的比值为2。
在一实施中，第一间隙的宽度与所述第二间隙的宽度的比值为2，例如，第二走线部242上设有两个梳状齿，第二电极25上设有两个梳状齿，则第二走线部242和第二电极25之间共有四个间隙，根据间隙距离走线区域的距离对间隙进行排序，距离走线区域最近的第一个间隙的间距为L，第二个间隙的间距为2L，第三个间隙的间距为4L，距离走线区域最远的第四个间隙的间距为8L。
在另一实施例中，第二间隙的宽度与所述第一间隙的宽度的比值为2，例如，第二走线部242上设有两个梳状齿，第二电极25上设有两个梳状齿，则第二走线部242和第二电极25之间共有四个间隙，根据间隙距离走线区域的距离对间隙进行排序，距离走线区域最近的第一个间隙的间距为8L，第二个间隙的间距为4L，第三个间隙的间距为2L，距离走线区域最远的第四个间隙的间距为L。
在又一实施例中，任意间隔的两个间隙中，第一间隙的宽度与所述第二间隙的宽度的比值为2，其中，第一间隙相对于走线区域的距离大于第二间隙相对于走线区域的距离。例如，第二走线部242上设有两个梳状齿，第二电极25上设有两个梳状齿，则第二走线部242和第二电极25之间共有四个间隙，根据间隙距离走线区域的距离对间隙进行排序，距离走线区域最近的第一个间隙的间距为L，第二个间隙的间距为L，第三个间隙的间距为2L，距离走线区域最远的第四个间隙的间距为2L。
为了更详尽的阐述本实施例，以第二走线部242上设有三个梳状齿，第二电极25上设有三个梳状齿为例进行阐述，请参阅图2，在这种情况下，第二走线部242和第二电极25之间共有六个间隙，根据间隙距离走线区域的距离对间隙进行排序，将距离走线区域最近的间隙作为第一个间隙，将距离走线区域最远的间隙作为第六个间隙，第一个间隙的间距为L，第二个间隙的间距为L，第三个间隙的间距为2L，第四个间隙的间距为2L，第五个间隙的间距为4L，第六个间隙的间距为4L，其中，在相邻梳状齿之间的间隙被颗粒物填充的情况下，第二走线部242和第二电极25跨接，该间隙中的颗粒物等效为电阻。
由于第二电极25梳状齿的长度、第二电极25的厚度和间距L的数值均是在传感器制作过程中已知的，因此可以将第二电极25梳状齿的长度、第二电极25的厚度和间距L的乘积V作为间距为L的间隙被颗粒物填充满时，颗粒物对应的体积。
在不同间隙之间的颗粒物沉积速率相同的情况下，间距为L的第一个间隙和第二个间隙先被颗粒物填充满，且第三个间隙和第四个间隙被颗粒物填充一半，第五个间隙和第六个间隙被颗粒物填充了四分之一，此时检测区域中被颗粒物填充的体积为6V。设定此时第二导电线22和第三导电线23之间的阻值为R，那么，第一个间隙和第二个间隙中的颗粒物等效为电阻，将该电阻作为第一等效电阻，该第一等效电阻的阻值为第二导电线22和第三导电线23之间的阻值R。
在间距为2L的第三个间隙和第四个间隙被颗粒物填充满的情况下，第五个间隙和第六个间隙也被颗粒物填充了一半，此时检测区域中被颗粒物填充的体积为10V。第三个间隙和第四个间隙中的颗粒物等效为阻值为2R的电阻，将该电阻作为第二等效电阻，那么，第二导电线22和第三导电线23之间的阻值为第一等效电阻和第二等效电阻并联后的阻值
进一步的，在第二导电线22和第三导电线23之间的阻值为
的情况下，可以确定颗粒物的体积为10V。
进一步的，在间距为4L的第五个间隙和第六个间隙被填充后，第五个间隙和第六个间隙中的颗粒物等效为一个阻值为3R的电阻，又阻值为R的第一等效电阻、阻值为2R的第二等效电阻以及阻值为3R的电阻并联后的阻值为
因此，在第二导电线22和第三导电线23之间的阻值为
的情况下，检测区域中被颗粒物填充的体积为12V。
本实施例通过在第二走线部242和第二电极25设置梳状结构，根据相邻的梳状齿产生的间隔被颗粒物填充时，第二导电线22和第三导电线23之间的阻值准确的推断颗粒物的数量。
可选的，继续参阅图1，第二绝缘基板30远离第一绝缘基板10的一侧设有第三绝缘基板50和第二导电印刷层40，第二导电印刷层40位于第二绝缘基板30和第三绝缘基板50之间，第二导电印刷层40与第一导电印刷层20导电连接，第二导电印刷层40上设有第四导电线41、第五导电线42、以及用于检测温度的感温元件，感温元件的一端连接第四导电线41，感温元件的另一端连接第五导电线42。
本实施例中，在第二导电印刷层40设置感温元件，用来检测传感器的温度，进而避免传感器在高温下持续工作，影响传感器的使用寿命。可选的，该感温元件可以为热敏电阻，也可以为铠装热电偶、薄膜热电偶等能检测温度的元件。
可选的，继续参阅图1，第一绝缘基板10远离第二绝缘基板30的一侧设有第一导电连接点81、第二导电连接点82和第三导电连接点83，第一导电连接点81与第一导电线21电连接，第二导电连接点82与第二导电线22电连接，第三导电连接点83与第三导电线23、第五导电线42和第八导电线63电连接；
第四绝缘基板70远离第一绝缘基板10的一侧设有第四导电连接点84、第五导电连接点85和第六导电连接点86，第四导电连接点84与第七导电线62电连接，第五导电连接点85与第六导电线61电连接，第六导电连接点86与第四导电线41电连接。
本实施例中的第一绝缘基板10和第四绝缘基板70上设有通孔，各导电连接点可以通过导线穿过通孔与对应的各个导电线电连接。本实施例中，由于第一导电连接点81与第一导电线21电连接，第二导电连接点82与第二导电线22电连接，因此可以通过检测第一导电连接点81和第二导电连接点82的阻值判断绝缘基板是否出现裂纹；第三导电连接点83与第五导电线42电连接，第六导电连接点86与第四导电线41电连接，因此可以通过检测第三导电连接点83和第二导电连接点82的阻值确定热敏电阻的阻值。
可选的，请参阅图3，第三绝缘基板50远离第一绝缘基板10的一侧设有第四绝缘基板70和第三导电印刷层60，第三导电印刷层60位于第三绝缘基板50和第四绝缘基板70之间，第三导电印刷层60与第二导电印刷层40导电连接，第三导电印刷层60上设有第六导电线61、第七导电线62、第八导电线63、第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端连接第六导电线61，第一电阻R1的另一端连接第八导电线63，第二电阻R2的一端连接第六导电线61，第二电阻R2的另一端连接第七导电线62，且第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相同。
本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相同，设定第一电阻R1的阻值为R，在传感器的工作电压为24V的情况下，第五导电连接点85与第六导电线61电连接，第四导电连接点84与第七导电线62电连接，第三导电连接点83与第八导电连接线电连接，可以将传感器电源的正极连接第五导电连接点85和第四导电连接点84，传感器电源的负极连接第三导电连接点83，这种情况下，传感器电源正负极之间的阻值为第一电阻R1和第二电阻R2串联的阻值2R。在传感器的工作电压为12V的情况下，为了保证传感器的功率不变，根据功率计算公式
其中P为功率，U为电压，R为传感器电源正负极之间的阻值，传感器电源正负极之间的阻值应为0.5R，将传感器电源的正极连接第五导电连接点85，传感器电源的负极连接第四导电连接点84和第三导电连接点83，这种情况下，传感器电源正负极之间的阻值即为第一电阻R1和第二电阻R2并联的阻值。本实施例通过上述方式，使得传感器兼容24V的电源和12V的电源。
本发明实施例还提供一种颗粒物检测装置，该颗粒物检测装置包括上述的传感器，该传感器的结构可以参照上述实施例，具体在此不再赘述。由于在本实施例中，采用了上述实施例中的传感器，因此本发明实施例提供的颗粒物检测装置具有与上述实施例中传感器相同的有益效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种传感器，其特征在于，包括：第一绝缘基板、第一导电印刷层和第二绝缘基板，其中，所述第一绝缘基板、第一导电印刷层和第二绝缘基板依次层叠设置，所述第一导电印刷层包括走线区域和检测区域，所述走线区域被所述第一绝缘基板覆盖，所述检测区域设有第一电极和第二电极，所述第一电极设有间隙槽，并通过所述间隙槽将所述第一电极划分为第一走线部和第二走线部，所述第一走线部的一端和第二走线部的一端导电连接，所述第一走线部的另一端与所述走线区域内的第一导电线电连接，所述第二走线部的另一端与所述走线区域内的第二导电线电连接，形成回路电极；所述第二电极的一端与所述走线区域内的第三导电线电连接，所述第二走线部对应所述第二电极设置，且所述第二走线部和所述第二电极均设有用于检测颗粒物数量的梳状结构。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一走线部环绕所述梳状结构对应的区域设置。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第二绝缘基板远离所述第一绝缘基板的一侧设有第三绝缘基板和第二导电印刷层，所述第二导电印刷层位于所述第二绝缘基板和所述第三绝缘基板之间，所述第二导电印刷层与所述第一导电印刷层导电连接，所述第二导电印刷层上设有第四导电线、第五导电线、以及用于检测温度的感温元件，所述感温元件的一端连接所述第四导电线，所述感温元件的另一端连接所述第五导电线。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述第三绝缘基板远离所述第一绝缘基板的一侧设有第四绝缘基板和第三导电印刷层，所述第三导电印刷层位于所述第三绝缘基板和所述第四绝缘基板之间，所述第三导电印刷层与所述第二导电印刷层导电连接，所述第三导电印刷层上设有第六导电线、第七导电线、第八导电线、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第六导电线，所述第一电阻的另一端连接所述第八导电线，所述第二电阻的一端连接所述第六导电线，所述第二电阻的另一端连接所述第七导电线，且所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相同。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述第一绝缘基板远离所述第二绝缘基板的一侧设有第一导电连接点、第二导电连接点和第三导电连接点，所述第一导电连接点与所述第一导电线电连接，所述第二导电连接点与所述第二导电线电连接，所述第三导电连接点与所述第三导电线、所述第五导电线和所述第八导电线电连接；
所述第四绝缘基板远离所述第一绝缘基板的一侧设有第四导电连接点、第五导电连接点和第六导电连接点，所述第四导电连接点与所述第七导电线电连接，所述第五导电连接点与所述第六导电线电连接，所述第六导电连接点与所述第四导电线电连接。
6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，沿梳状齿的排列方向，相邻的两个梳状齿的间隔逐渐增大，所述相邻的两个梳状齿中一者为所述第二走线部对应的第一梳状齿，另一者为所述第二电极对应的第二梳状齿。
7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，任意相邻的两个梳状齿的间隔中第一间隙大于第二间隙，所述第一间隙相对于所述走线区域的距离大于所述第二间隙相对于所述走线区域的距离。
8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述第一间隙的宽度与所述第二间隙的宽度的比值为2。
9.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述感温元件为热敏电阻。
10.一种颗粒物检测装置，其特征在于，所述颗粒物检测装置包括权利要求1-9中任一项所述的传感器。
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