CN206892057U - 一种气体传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体传感器，包括反应室，设置有用于导入待测气体的进样口；电子发生装置，用于产生电子，所述电子在所述反应室内与所述待测气体混合；采集模块，设置在所述反应室内，用于采集所述电子与所述待测气体的混合产物。本实用新型的气体传感器突破了传统，首先使得待测气体中各种能与电子反应的分子成分与电子反应，带上负电荷，从而形成可用于检测的带有负电荷的离子，再由采集模块接收，最后通过检测得到待测气体中的具体成分、浓度等信息，实现检测分析的目的，适用范围很宽泛，检测精度也较高，另外，本实用新型的气体传感器工作原理简单，内部结构简单，生产成本较低。

Description

一种气体传感器

技术领域

本实用新型涉及气体检测技术领域，具体涉及一种气体传感器。

背景技术

气体传感器是用来检测气体的成分和含量的传感器，传统的气体传感器，包括半导体式气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导池式气体传感器、电化学式气体传感器等，其中，应用最广泛的为半导体式气体传感器和电化学式气体传感器。

半导体式气体传感器是利用一些金属氧化物半导体材料电导率随着环境气体成分的变化而变化的原理制造的，可以用来检测烷烃、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、烯烃及其衍生物等很多气体，但半导体式气体传感器具有以下两个缺点：(1)稳定性较差,受环境影响较大；(2)每一种传感器的选择性都不是唯一的,输出参数也不能确定。因此,半导体式气体传感器不宜应用于计量准确要求的场合。

电化学式气体传感器是利用可燃性的、有毒有害气体的电化学活性(即可以被电化学氧化或者还原)来分辨气体成分、检测气体浓度，其已经成功地用于一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,但目前电化学式气体传感器的主要供应商来自德国、日本、美国、英国、瑞士等，中国在这个领域产业化进程效果不佳。

上述的气体传感器都是需要通过与待测气体产生反应才能实现检测，因此，只能适用于特定气体的测量，对于一些无法产生反应的气体，则无法进行检测，适用范围窄。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的是现有技术中的气体传感器适用范围窄的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种气体传感器，包括:

反应室，设置有用于导入待测气体的进样口；

电子发生装置，用于产生电子，所述电子在所述反应室内与所述待测气体混合；

采集模块，设置在所述反应室内，用于采集所述电子与所述待测气体的混合产物。

可选地，所述电子发生装置包括：

紫外光源，用于发射紫外光；

光电薄膜，设置于所述紫外光的出光方向，用于在紫外光的激发下产生光电子。

可选地，所述光电薄膜为纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜,所述纳米金属薄膜或所述纳米金属化合物薄膜由纳米线或量子点构成。

可选地，所述紫外光源为氙灯。

可选地，所述反应室内加载有电场，所述电场用于向所述电子与所述待测气体的混合产物施加电场力，使所述混合产物运动到所述采集模块。

可选地，所述光电薄膜作为所述电场的负电极板，所述电场的正电极板设置在所述采集模块远离所述光电薄膜的一侧。

可选地，所述电场的正电极板和负电极板之间连接有可变电压源，用于向所述正电极板和所述负电极板提供电压，并调节所述反应室内的电场强度。

可选地，还包括检测模块，所述检测模块与所述采集模块连接，用于对所述采集模块采集到的混合产物进行检测分析。

可选地，还包括显示模块，所述显示模块与所述检测模块连接，用于显示所述检测模块的检测结果。

可选地，所述采集模块为金属基板。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型实施例提供的气体传感器通过电子发生装置产生电子，通过进样口向反应室通入待测气体，电子和待测气体混合反应形成带有负电荷的离子后，通过采集模块采集该带有负电荷的离子，再通过后续环节检测得出待测气体的具体成分、浓度等信息。

本实用新型提供的气体传感器突破了传统，首先使得待测气体中各种能与电子反应的分子成分与电子反应，带上负电荷，从而形成可用于检测的带有负电荷的离子，再由采集模块接收，最后通过检测得到待测气体中的具体成分、浓度等信息，实现检测分析的目的。整个工作过程不会受外界环境的影响，可靠性和稳定性好，并且本实用新型的气体传感器能够检测的气体种类非常多，只要能与电子反应的分子成分均可以形成带负电荷的离子，进行检测分析，适用范围很宽泛，检测精度也较高，另外，本实用新型的气体传感器工作原理简单，内部结构简单，生产成本较低。

本实用新型实施例提供的气体传感器中的电子发生装置包括了用于发射紫外光的紫外光源以及用于接收紫外光的光电薄膜，利用了光电效应的原理，向光电薄膜发射紫外光，从而使得光电薄膜在紫外光的激发下产生光电子，光电子再与待测气体结合反应，形成可检测的带有负电荷的离子。采用该结构的电子发生装置，产生电子的效率高，易实施，且结构较为简单，成本较低，利于推广使用。

本实用新型实施例提供的气体传感器，以纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜作为光电薄膜，由于金属或金属化合物中含有大量的自由电子，易于受到紫外光的激发，产生光电效应；另外，纳米级的金属或金属化合物对光的吸收系数较大，对光的反射系数较小，因此，使用纳米级的金属薄膜或金属化合物薄膜作为光电薄膜，大大提高了光电子产生效率，提高了本实用新型提供的气体传感器的工作效率，增强了其灵敏度。并且，纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜一般由纳米线或量子点构成，纳米线或量子点可自由组装形成光电薄膜，具有可选择性。

本实用新型实施例提供的气体传感器，紫外光源采用氙灯，氙灯是利用氙气放电而发光的电光源，光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小，且光效较高，因此使用氙灯作为紫外光源，保证了紫外光源的使用性能，进一步保证了光电子的产生效率。

本实用新型实施例提供的气体传感器，在反应室内加载有为电子与待测气体的混合产物提供电场力的电场，在电场力的作用下，混合产物能够迁移至采集模块处，进而使得采集模块能够采集到混合产物，从而进行下一步检测。因此，反应室内电场的设置为混合产物提供了助力，保证了混合产物在电场力的作用下能够被采集模块采集，再进行下一步检测，进一步提高了该气体传感器的工作效率。

本实用新型实施例提供的气体传感器，将光电薄膜设置为电场的负电极板，在采集模块远离光电薄膜的一侧设置电场的正电极板，该设置结构较简单，易实施，并且成本低。

本实用新型实施例提供的气体传感器，在电场的正电极板和负电极板之间设置有可变电压源，可变电压源通过调节正电极板和负电极板之间的电压，从而达到调节反应室内电场强度的目的，即实现了电子与待测气体的混合产物的运动速度可调，增加了气体传感器的灵活性和可控性，同时提高了气体传感器的工作效率。

本实用新型实施例提供的气体传感器，采集模块连接有检测模块，检测模块的设置用于对采集模块采集到的混合产物进行检测分析，实现了气体传感器的检测功能。

本实用新型实施例提供的气体传感器，检测模块连接有显示模块，显示模块的设置用于对检测模块的检测分析结果进行显示，实现了气体传感器的显示功能。

本实用新型实施例提供的气体传感器，采用金属基板作为采集模块，当带有负电荷的离子到达金属基板上时，会产生一定的电流，通过后续对电流的检测和分析，得到电流所对应的气体成分以及浓度等信息，最终得到待测气体中的具体成分和浓度，该采集模块利用金属的导电性得到可测的带负电荷离子的电性参数，再进行进一步分析，采集效率和精度高，并且提高了后续的检测精度。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型实施例提供的气体传感器的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-反应室；101-进样口；2-电子发生装置；201- 紫外光源；202-光电薄膜；3-采集模块；4-正电极板；5-可变电压源；6- 检测模块；7-显示模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本实用新型的构思充分传达给本领域技术人员，本实用新型将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。

实施例

本实施例提供了一种气体传感器，如图1所示，包括:

反应室1，设置有用于导入待测气体的进样口101；

电子发生装置2，用于产生电子，电子在反应室1内与待测气体混合；

采集模块3，设置在反应室1内，用于采集电子与待测气体的混合产物。

本实用新型实施例提供的气体传感器通过电子发生装置2产生电子，通过进样口101向反应室1通入待测气体，电子和待测气体混合反应形成带有负电荷的离子后，通过采集模块3采集该带有负电荷的离子，再通过后续环节检测得出待测气体的具体成分、浓度等信息。

现有的气体传感器，例如半导体式气体传感器和电化学式气体传感器，都是直接与待测气体进行结合反应，从而检测出气体成分和浓度等信息，受外界环境影响较大，稳定性较差，并且每一种传感器能检测的对象气体的种类有限，适用范围较为狭窄。

本实用新型提供的气体传感器突破了传统，首先使得待测气体中各种能与电子反应的分子成分与电子反应，带上负电荷，从而形成可用于检测的带有负电荷的离子，再由采集模块3接收，最后通过检测得到待测气体中的具体成分、浓度等信息，实现检测分析的目的。整个工作过程不会受外界环境的影响，可靠性和稳定性好，并且本实用新型的气体传感器能够检测的气体种类非常多，只要能与电子反应的分子成分均可以形成带负电荷的离子，进行检测分析，适用范围很宽泛，检测精度也较高，另外，本实用新型的气体传感器工作原理简单，内部结构简单，生产成本较低。

作为本实用新型的一个可选实施方式，本实施例中，电子发生装置2包括：

紫外光源201，用于发射紫外光；

光电薄膜202，设置于紫外光的出光方向，用于在紫外光的激发下产生光电子。

本实用新型实施例提供的气体传感器中的电子发生装置2包括了用于发射紫外光的紫外光源201以及用于接收紫外光的光电薄膜202，利用了光电效应的原理，向光电薄膜202发射紫外光，从而使得光电薄膜202在紫外光的激发下产生光电子，光电子再与待测气体结合反应，形成可检测的带有负电荷的离子。采用该结构的电子发生装置2，产生电子的效率高，易实施，且结构较为简单，成本较低，利于推广使用。

本实施例中，紫外光源201可以选用氙灯，氙灯是利用氙气放电而发光的电光源，光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小，且光效较高，因此使用氙灯作为紫外光源201，保证了紫外光源201的使用性能，进一步保证了光电子的产生效率。

本实施例中，光电薄膜202可以选用纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜，一般地，可以选用金或银或铂等纳米金属材质的薄膜，或，选用氧化锌或硫化锌等纳米金属化合物材质的薄膜，纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜由纳米线或量子点构成。由于金属或金属化合物中含有大量的自由电子，因此易于受到紫外光的激发，产生光电效应；另外，纳米级的金属或金属化合物对光的吸收系数较大，对光的反射系数较小，因此，使用纳米级的金属薄膜或金属化合物薄膜作为光电薄膜202，大大提高了光电子产生效率，提高了本实用新型提供的气体传感器的工作效率，增强了其灵敏度。并且，纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜一般由纳米线或量子点构成，纳米线或量子点可自由组装形成光电薄膜202，具有可选择性。当然，光电薄膜202也可以不由纳米线或量子点组装而成，也可以为一体成型式结构。

作为本实用新型的一个实施例，本实施例中，反应室1内加载有电场，电场用于向电子与待测气体的混合产物施加电场力，使混合产物运动到所述采集模块3。在反应室1内加载有为电子与待测气体的混合产物提供电场力的电场，在电场力的作用下，混合产物能够迁移至采集模块3处，进而使得采集模块3能够采集到混合产物，从而进行下一步检测。因此，反应室1内电场的设置为混合产物提供了助力，保证了混合产物在电场力的作用下能够被采集模块3采集，再进行下一步检测，进一步提高了该气体传感器的工作效率。

本实施例中，光电薄膜202作为电场的负电极板，电场的正电极板4设置在采集模块3远离光电薄膜202的一侧，正电极板4一般为导电金属板，该结构较简单，易实施，并且成本低。

作为本实用新型的一个实施例，本实施例中，电场的正电极板4和负电极板之间连接有可变电压源5，用于向正电极板4和负电极板提供电压，并调节反应室1内的电场强度。可变电压源5通过调节正电极板4和负电极板之间的电压，从而达到调节反应室1内电场强度的目的，即实现了电子与待测气体的混合产物的运动速度可调，增加了气体传感器的灵活性和可控性，同时提高了气体传感器的工作效率。

作为本实用新型的一个实施例，本实施例中，采集模块3为金属基板。

作为本实用新型的一个实施例，本实施例中，还包括检测模块6，检测模块6与采集模块3连接，用于对采集模块3采集到的混合产物进行检测分析。检测模块6的设置用于对采集模块3采集到的混合产物进行检测分析，实现了气体传感器的检测功能。

本实施例中，检测模块6包括电流放大电路、模数转换器、存储器以及处理器。具体地，待测气体与电子混合反应，形成带有负电荷的离子，带有负电荷的离子在电场力的作用下，向金属基板迁移，当带有负电荷的离子迁移至带有导电性的金属基板上时，会产生一定的电流，金属基板采集到电流后交给与之相连的检测模块6，检测模块6通过电流放大电路对采集到的电流进行放大处理，并通过模数转换器将模拟信号转变为数字信号后，交由处理器处理分析，处理器通过与存储器中存储的化学气体对应参数的数据库比对，得到相对应的气体成分以及浓度等信息，最终得到待测气体中的具体成分和浓度等信息。

作为本实用新型的一个实施例，本实施例中，还包括显示模块7，显示模块7与检测模块6连接，用于显示检测模块6的检测结果，显示模块7一般为显示屏。显示模块7的设置用于对检测模块6的检测分析结果进行显示，实现了气体传感器的显示功能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种气体传感器，其特征在于，包括:

反应室(1)，设置有用于导入待测气体的进样口(101)；

电子发生装置(2)，用于产生电子，所述电子在所述反应室(1)内与所述待测气体混合；

采集模块(3)，设置在所述反应室(1)内，用于采集所述电子与所述待测气体的混合产物。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述电子发生装置(2)包括：

紫外光源(201)，用于发射紫外光；

光电薄膜(202)，设置于所述紫外光的出光方向，用于在紫外光的激发下产生光电子。

3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述光电薄膜(202)为纳米金属薄膜或纳米金属化合物薄膜,所述纳米金属薄膜或所述纳米金属化合物薄膜由纳米线或量子点构成。

4.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述紫外光源(201)为氙灯。

5.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述反应室(1)内加载有电场，所述电场用于向所述电子与所述待测气体的混合产物施加电场力，使所述混合产物运动到所述采集模块(3)。

6.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，所述光电薄膜(202)作为所述电场的负电极板，所述电场的正电极板(4)设置在所述采集模块(3)远离所述光电薄膜(202)的一侧。

7.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，所述电场的正电极板(4)和负电极板之间连接有可变电压源(5)，用于向所述正电极板(4)和所述负电极板提供电压，并调节所述反应室(1)内的电场强度。

8.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，还包括检测模块(6)，所述检测模块(6)与所述采集模块(3)连接，用于对所述采集模块(3)采集到的混合产物进行检测分析。

9.根据权利要求8所述的气体传感器，其特征在于，还包括显示模块(7)，所述显示模块(7)与所述检测模块(6)连接，用于显示所述检测模块(6)的检测结果。

10.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述采集模块(3)为金属基板。