CN212364163U - 一种惠斯通桥式微流探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于有害气体探测传感元器件领域。一种惠斯通桥式微流探测器，由集成电路板、探测器基座、镜头保护圈、芯片封装罩壳、微流传感器、探测器本体、透射玻璃窗、输气管、信号线接头、电路板输出信号线、电路板罩壳组成，采用惠斯通电桥技术，将上电阻丝和下电阻丝作为电桥的2个桥臂，当被测气体浓度发生变化导致上电阻丝和下电阻丝阻值发生变化时，电桥的输出电压信号也同步发生变化；信号幅度大小与流经微流传感器的气体流量成正比，与待测组分气体浓度成线性关系；通过测量电桥的这个输出电压变化信号就可以准确测量被测有害气体成分的浓度值；可广泛应用于要求抗交叠干扰能力强、环境适应性好的低浓度气体检测分析仪上。
Description
技术领域
本实用新型专利属于有害气体探测传感元器件领域，尤其是一种惠斯通桥式微流探测器。
背景技术
现有的低浓度气体红外光热型探测器，可分为热电堆型、热释电型、气动型（Luff）等不同类型，其中，气动型探测器主要有非共振光声探测器和微流探测器，这两种均能在室温下工作，抗交叠干扰能力强，尤其是微流探测器对震动不敏感，环境适应性更好，因此对其的研究受到了广泛的关注。
目前ABB、SIEMENS 等国际知名分析仪器企业推出了各具特色的微流探测器，但由于价格十分昂贵，且制造工艺是各厂家的技术机密，很少见公开资料。申请号为201420559833.7的中国实用新型专利，公开了“一种桥式微流气动红外探测器结构”，介绍了一种微流气动红外探测器的部分结构特征,但在实际应用中还存在明显的不足和工作机理较为模糊的问题，需要进一步优化和改进，以达到产业化目标。
发明内容
本实用新型的目的：为了解决上述提到的专利存在的问题，提供一种针对低浓度有害气体的高精度、高稳定性惠斯通桥式微流探测器。
本实用新型专利采用的技术方案如下：
一种惠斯通桥式微流探测器，由集成电路板、探测器基座、镜头保护圈、芯片封装罩壳、微流传感器、探测器本体、透射玻璃窗、输气管、信号线接头、电路板输出信号线、电路板罩壳组成；所述探测器本体由前腔室、后腔室、气体通道孔、透射玻璃窗固定台阶、输气管接口、固定螺柱、微流传感器固定孔、聚光孔组成；其中，前腔室为锥形空间；后腔室为环状、环绕在前腔室外围；固定螺柱设置在探测器本体左端面下方；微流传感器位于探测器本体左端面微流传感器固定孔内；透射玻璃窗安装在探测器本体透射玻璃窗固定台阶上；输气管与探测器本体外圆垂直，直接插入探测器本体外圆上输气管接口孔内，与后腔室相通，并焊接密封牢固；芯片封装罩壳从左端面将微流传感器罩盖在探测器本体上，同时让微流传感器上五根线脚从芯片封装罩壳上五个孔穿出，从而将微流传感器密封封装在探测器本体上；集成电路板通过螺钉固定在探测器基座上，电路板罩壳与探测器基座合起来，将集成电路板保护在其中；镜头保护圈左端面有三个插脚，直接插入在探测器基座右端面上；探测器本体通过固定螺柱与探测器基座用螺钉相连，将探测器本体牢牢固定在探测器基座上；信号线接头与电路板输出信号线直接相接，将微流传感器收集到的电信号经过集成电路板处理后向外输出。
所述微流传感器，包括芯片本体、上温度传感器引出线、下温度传感器引出线、铂丝加热组件引出线、下导流框、上导流框、下电阻丝引出线、上电阻丝引出线、铂丝加热组件、上电阻丝和下电阻丝；其中，下导流框和上导流框以铂丝加热组件为对称线，相对摆放在芯片本体左端面上，它们上面的气体导流缺口也相对布置，它们上面的大圆孔分别与下温度传感器引出线和上温度传感器引出线同心；上温度传感器引出线和下温度传感器引出线分别接入集成电路板惠斯通电桥两个感温桥臂上；铂丝加热组件由数根铂丝组成，位于下导流框和上导流框之间中间位置，并紧贴芯片本体左端面上，其一端直接接地，另一端与铂丝加热组件引出线相连，而铂丝加热组件引出线另一端单独接入集成电路板上；下电阻丝引出线一端与下电阻丝相连，另一端接入集成电路板惠斯通电桥一个电阻桥臂上；上电阻丝引出线一端与上电阻丝相连，另一端也接入集成电路板惠斯通电桥另一个电阻桥臂上；微流传感器封装在探测器本体微流传感器固定孔内时，下导流框上大圆孔要对准聚光孔，上导流框上大圆孔要对准气体通道孔。
所述的芯片本体由硅基材料制成，其左端面以及下导流框和上导流框表面有一层保护膜，这层保护膜由聚对二甲苯（Parylene）为主要材料制成。
本实用新型采用惠斯通电桥技术，依据托马斯（Thomas）提出的“气体的放热量或吸热量与该气体的质量流量成正比”的理论，将上电阻丝和下电阻丝作为电桥的2个桥臂，当被测气体浓度发生变化导致上电阻丝和下电阻丝阻值发生变化时，电桥的输出电压信号也同步发生变化；信号幅度大小与流经微流传感器的气体流量成正比，与待测组分气体浓度成线性关系；从而通过测量电桥的这个输出电压变化信号就可以准确测量被测有害气体成分(如NO)的浓度值。
本实用新型的惠斯通桥式微流探测器，可在室温下工作，对震动不敏感，抗交叠干扰能力强，环境适应性较好，比较适合低浓度气体的检测。
附图说明
图1为本实用新型实施例惠斯通桥式微流探测器外形示意图。
图2为本实用新型实施例惠斯通桥式微流探测器的装配示意图。
图3为本实用新型实施例惠斯通桥式微流探测器主要部件---探测器本体结构示意图。
图4为本实用新型实施例惠斯通桥式微流探测器主要部件---微流传感器结构示意图。
图中：1—惠斯通桥式微流探测器，2—集成电路板，3—探测器基座，4—镜头保护圈，5—芯片封装罩壳，6—微流传感器，7—探测器本体，8—透射玻璃窗，9—输气管，10—信号线接头，11—电路板输出信号线，12—电路板罩壳，20—前腔室，21—后腔室，22—气体通道孔，23—透射玻璃窗固定台阶，24—输气管接口，25—固定螺柱，26—微流传感器固定孔，28—聚光孔，30—芯片本体，31—上温度传感器引出线，32—下温度传感器引出线，33—铂丝加热组件引出线，34—下导流框，35—下电阻丝引出线，36—铂丝加热组件，37—上电阻丝引出线，38—上导流框，39—上电阻丝，40—下电阻丝。
具体实施方式
实施例1：
图1、图2和图3分别为本实用新型实施例惠斯通桥式微流探测器外形示意图、装配示意图和探测器本体结构示意图，如图所示，一种惠斯通桥式微流探测器1，由集成电路板2、探测器基座3、镜头保护圈4、芯片封装罩壳5、微流传感器6、探测器本体7、透射玻璃窗8、输气管9、信号线接头10、电路板输出信号线11、电路板罩壳12组成；所述探测器本体7由前腔室20、后腔室21、气体通道孔22、透射玻璃窗固定台阶23、输气管接口24、固定螺柱25、微流传感器固定孔26、聚光孔28组成；其中，前腔室20为锥形空间；后腔室21为环状、环绕在前腔室20外围；固定螺柱25设置在探测器本体7左端面下方；微流传感器6位于探测器本体7左端面微流传感器固定孔26内；透射玻璃窗8安装在探测器本体7透射玻璃窗固定台阶23上；输气管9与探测器本体7外圆垂直，直接插入探测器本体7外圆上输气管接口24孔内，与后腔室21相通，并焊接密封牢固；芯片封装罩壳5从左端面将微流传感器6罩盖在探测器本体7上，同时让微流传感器6上五根线脚从芯片封装罩壳5上五个孔穿出，从而将微流传感器6密封封装在探测器本体7上；集成电路板2通过螺钉固定在探测器基座3上，电路板罩壳12与探测器基座3合起来，将集成电路板2保护在其中；镜头保护圈4左端面有三个插脚，直接插入在探测器基座3右端面上；探测器本体7通过固定螺柱25与探测器基座3用螺钉相连，将探测器本体7牢牢固定在探测器基座3上；信号线接头10与电路板输出信号线11直接相接，将微流传感器6收集到的电信号经过集成电路板2处理后向外输出。
图4为本实用新型实施例惠斯通桥式微流探测器主要部件---微流传感器结构示意图，所述微流传感器6，由芯片本体30、上温度传感器引出线31、下温度传感器引出线32、铂丝加热组件引出线33、下导流框34、上导流框38、下电阻丝引出线35、上电阻丝引出线37、铂丝加热组件36、上电阻丝39和下电阻丝40组成；其中，下导流框34和上导流框38以铂丝加热组件36为对称线，相对摆放在芯片本体30左端面上，它们上面的气体导流缺口也相对布置，它们上面的大圆孔分别与下温度传感器引出线32和上温度传感器引出线31同心；上温度传感器引出线31和下温度传感器引出线32分别接入集成电路板2惠斯通电桥两个感温桥臂上；铂丝加热组件36由数根铂丝组成，位于下导流框34和上导流框38之间中间位置，并紧贴芯片本体30左端面上，其一端直接接地，另一端与铂丝加热组件引出线33相连，而铂丝加热组件引出线33另一端单独接入集成电路板2上；下电阻丝引出线35一端与下电阻丝40相连，另一端接入集成电路板2惠斯通电桥一个电阻桥臂上；上电阻丝引出线37一端与上电阻丝39相连，另一端也接入集成电路板2惠斯通电桥另一个电阻桥臂上；微流传感器6封装在探测器本体7微流传感器固定孔26内时，下导流框34上大圆孔要对准聚光孔28，上导流框38上大圆孔要对准气体通道孔22。
本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的；本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (2)
1.一种惠斯通桥式微流探测器（1），其特征在于：由集成电路板（2）、探测器基座（3）、镜头保护圈（4）、芯片封装罩壳（5）、微流传感器（6）、探测器本体（7）、透射玻璃窗（8）、输气管（9）、信号线接头（10）、电路板输出信号线（11）、电路板罩壳（12）组成；所述探测器本体（7）由前腔室（20）、后腔室（21）、气体通道孔（22）、透射玻璃窗固定台阶（23）、输气管接口（24）、固定螺柱（25）、微流传感器固定孔（26）、聚光孔（28）组成；其中，前腔室（20）为锥形空间；后腔室（21）为环状、环绕在前腔室（20）外围；固定螺柱（25）设置在探测器本体（7）左端面下方；微流传感器（6）位于探测器本体（7）左端面微流传感器固定孔（26）内；透射玻璃窗（8）安装在探测器本体（7）透射玻璃窗固定台阶（23）上；输气管（9）与探测器本体（7）外圆垂直，直接插入探测器本体（7）外圆上输气管接口（24）孔内，与后腔室（21）相通，并焊接密封牢固；芯片封装罩壳（5）从左端面将微流传感器（6）罩盖在探测器本体（7）上，同时让微流传感器（6）上五根线脚从芯片封装罩壳（5）上五个孔穿出，从而将微流传感器（6）密封封装在探测器本体（7）上；集成电路板（2）通过螺钉固定在探测器基座（3）上，电路板罩壳（12）与探测器基座（3）合起来，将集成电路板（2）保护在其中；镜头保护圈（4）左端面有三个插脚，直接插入在探测器基座（3）右端面上；探测器本体（7）通过固定螺柱（25）与探测器基座（3）用螺钉相连，将探测器本体（7）牢牢固定在探测器基座（3）上；信号线接头（10）与电路板输出信号线（11）直接相接，将微流传感器（6）收集到的电信号经过集成电路板（2）处理后向外输出。
2.根据权利要求1所述的惠斯通桥式微流探测器（1），其特征在于：所述微流传感器（6），由芯片本体（30）、上温度传感器引出线（31）、下温度传感器引出线（32）、铂丝加热组件引出线（33）、下导流框（34）、上导流框（38）、下电阻丝引出线（35）、上电阻丝引出线（37）、铂丝加热组件（36）、上电阻丝（39）和下电阻丝（40）组成；其中，下导流框（34）和上导流框（38）以铂丝加热组件（36）为对称线，相对摆放在芯片本体（30）左端面上，它们上面的气体导流缺口也相对布置，它们上面的大圆孔分别与下温度传感器引出线（32）和上温度传感器引出线（31）同心；上温度传感器引出线（31）和下温度传感器引出线（32）分别接入集成电路板（2）惠斯通电桥两个感温桥臂上；铂丝加热组件（36）由数根铂丝组成，位于下导流框（34）和上导流框（38）之间中间位置，并紧贴芯片本体（30）左端面上，其一端直接接地，另一端与铂丝加热组件引出线（33）相连，而铂丝加热组件引出线（33）另一端单独接入集成电路板（2）上；下电阻丝引出线（35）一端与下电阻丝（40）相连，另一端接入集成电路板（2）惠斯通电桥一个电阻桥臂上；上电阻丝引出线（37）一端与上电阻丝（39）相连，另一端也接入集成电路板（2）惠斯通电桥另一个电阻桥臂上；微流传感器（6）封装在探测器本体（7）微流传感器固定孔（26）内时，下导流框（34）上大圆孔要对准聚光孔（28），上导流框（38）上大圆孔要对准气体通道孔（22）。
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| CN111965224A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-11-20 | 南京德名声科技有限公司 | 一种惠斯通桥式微流探测器及其使用方法 |
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- 2020-09-16 CN CN202022030750.7U patent/CN212364163U/zh not_active Expired - Fee Related
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