CN218824053U - 一种mems氢气传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种MEMS氢气传感器，包括上盖、底座和PCB板，所述PCB板上安装有两个MEMS氢传感器芯片，所述底座一侧对应两个MEMS氢传感器芯片开设有两个能够容纳MEMS氢传感器芯片的反应腔室，每个反应腔室顶部开设有一个透气孔，所述透气孔上设有防水透气膜；所述上盖可拆卸安装在所述底座上，所述上盖顶部开设有进气孔，所述进气孔分别与所述底座上的两个所述透气孔连通，形成两路进气通道。

Description

一种MEMS氢气传感器

技术领域

本实用新型涉及一种氢气传感器，具体的说，涉及了一种MEMS氢气传感器。

背景技术

在传统能源日渐枯竭的今天，新型的能源正在逐步替代传统能源广泛应用于日常的生产生活中，其中氢气因其无污染，储量丰富等优点成为新能源中应用最为广泛的一种。因氢气活性较高且极不稳定，当混合气中的氢气浓度大于4％以上就极易发生爆炸，因此在氢的使用和存储的过程中必须对其进行实时的监控。而且氢气检测速度必须足够快速，以便在起火发生之前探测到泄露的氢气。

目前市场上有多种氢气传感器，其中MEMS氢传感器是近年来半导体金属氧化物氢气传感器方向的研究热点，MEMS的全称是微型电子机械系统(Micro ElectromechanicalSystem)，利用半导体制造工艺和材料，将传感器、执行器、机械机构、信号处理和控制电路等集成于一体的微型器件或系统。

目前市场上现有的MEMS氢传感器的主要技术难题与发展方向是长期使用的稳定性，长期使用的稳定性的影响因素包括传感器本身结构和传感器的使用环境，目前MEMS氢传感器结构包括一个反应腔室和一个MEMS氢传感器芯片，MEMS氢传感器芯片设置在反应腔室，气体进入反应腔室后，会与MEMS氢传感器芯片表面的涂层进行反应产生电信号，一旦MEMS氢传感器芯片出故障时，整个MEMS氢传感器结构就无法使用；另外，MEMS氢传感器的使用环境复杂，使用过程中，环境中的杂质、有害气体等会随氢气一起进入MEMS氢传感器器，对MEMS氢传感器内部元器件造成损害，从而影响MEMS氢传感器的寿命以及长期使用的稳定性。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种MEMS氢气传感器，具有稳定性高、寿命长等显著优点，搭配不同的模组可应用于不同的场合，如氢能源汽车，加氢设备，储氢站等场所。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种MEMS氢气传感器，包括上盖、底座和PCB板，所述PCB板上安装有两个MEMS氢传感器芯片，所述底座一侧对应两个MEMS氢传感器芯片开设有两个能够容纳MEMS氢传感器芯片的反应腔室，每个反应腔室顶部开设有一个透气孔，所述透气孔上设有防水透气膜；所述上盖可拆卸安装在所述底座上，所述上盖顶部开设有进气孔，所述进气孔分别与所述底座上的两个所述透气孔连通，形成两路进气通道。

优选的，不同反应腔室的体积相同，但不同反应腔室的透气孔的内径不同。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型采用双MEMS氢传感器芯片实现了信号的补偿，大大提高了检测的稳定性及精度值；双MEMS氢传感器芯片采用两个独立的反应腔室，提高了信号的稳定性及精准度，避免了相互之间的干扰；两个反应腔室采用结构同体积设计，腔室透气孔差异设计，提升响应速率；通过两层过滤棉和一层颗粒过滤层以及进气口的不锈钢丝网组成四层过滤形式，提高了传感器的环境稳定性，提升了传感器的使用寿命；传感器底座设有环形密封胶槽及定位柱，可实现底座与PCBA的良好定位及密封，进一步提高了传感器的稳定性；整体结构简洁，体积小，安装方便。

附图说明

图1 是本实用新型所述MEMS氢气传感器的整体装配图；

图2是本实用新型实施例1所述MEMS氢气传感器的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例1所述MEMS氢气传感器的气体进入路径示意图；

图4是本实用新型所述底座的结构示意图；

图5 是本实用新型实施例1所述MEMS氢气传感器的内部结构爆炸图；

图6是本实用新型实施例2所述MEMS氢气传感器的剖面结构示意图；

图7是本实用新型实施例3所述MEMS氢气传感器的整体装配图；

图8是本实用新型实施例3所述MEMS氢气传感器的剖面结构示意图；

图9是本实用新型实施例3所述MEMS氢气传感器的气体进入路径示意图；

图10 是本实用新型实施例3所述MEMS氢气传感器的内部结构爆炸图。

图中：1.上盖，2.过滤棉层I；3.颗粒过滤层；4.过滤棉层II；5.透气膜；6.底座；7.PCB板；8. MEMS氢传感器芯片；9. 反应腔室；10.透气孔；11.定位柱；12.不锈钢丝网。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种MEMS氢气传感器，如图1-4所示，包括上盖1、底座6和PCB板7，所述PCB板8上安装有两个MEMS氢传感器芯片8，所述底座一侧开设有两个能够容纳MEMS氢传感器芯片8的反应腔室9，每个反应腔室9顶部开设有一个透气孔10，所述透气孔10上设有防水透气膜；所述上盖1可拆卸安装在所述底座6上，所述上盖1顶部开设有进气孔，所述进气孔分别与所述底座6上的两个所述透气孔10连通，形成两路进气通道。

本实用新型采用双MEMS氢传感器芯片8实现了信号补偿，大大提高了检测的稳定性及精度值；且双MEMS氢传感器芯片8采用两个独立的反应腔室，避免了相互之间的干扰，进一步提高了信号的稳定性及精准度。

具体的，气体由所述MEMS氢气传感器外进入所述MEMS氢气传感器内进行检测的路线如图3所示，氢气通过自由扩散从所述上壳1的进气孔进入所述上壳1的内部，并通过两个透气孔10分别进入两个反应腔室9与相应的MEMS氢传感器8表面的涂层进行反应，并将芯片反应转化为电信号传递到PCB板7，由所述PCB板7将信号传递给需要采集信号的主控板系统中。

可以理解，所述防水透气膜可防止灰尘、污垢或液体侵入所述MEMS氢传感器8的传感器头。同时，所述防水透气膜可让气体立即通过薄膜，从而确保所述MEMS氢传感器响应速度保持恒定，防止测量结果出现错误和延迟。

在具体实施时，所述底座6开设有反应腔室9的一侧还设置有若干个定位柱11，所述PCB板7上对应所述定位柱11设置有定位孔，所述PCB板7与所述底座通过所述定位柱11和所述定位孔装配连接。

所述定位柱11与所述定位孔的设置，可实现所述底座6与所述PCB板7的良好定位，提高了所述MEMS氢气传感器的稳定性。

进一步的，所述底座6外部还设置有环形密封胶槽。使用时，所述环形密封胶槽与所述PCB板7配合进行打胶密封，既能对所述MEMS氢气传感器内部进行有效密封，又能阻止雨水等外部因素进入所述底座内部，以起到保护所述MEMS氢气传感器内部元器件的目的。

在具体实施时，所述上盖1卡扣在所述底座6上。具体的，所述上盖6底部均匀间隔设置有连接耳，所述连接耳内部设置有卡扣，所述卡扣卡设于所述环形密封胶槽内。可以理解，所述上盖1和所述底座6还可以采用其他装配方式，例如铰接或者螺纹连接。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：如图6所示，不同反应腔室9的体积相同，但不同反应腔室9的透气孔10的内径不同。

两个反应腔室9采用结构同体积设计，透气孔10尺寸差异设计，可以提升响应速率。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：如图7-10所示，所述上盖1的进气孔内安装有不锈钢丝网12；所述上盖1和所述底座6之间还通过中空框体连接成过滤腔，所述过滤腔内部自上至下填充有过滤棉层I2、颗粒过滤层3和过滤棉层II4。

具体的，当氢气通过自由扩散从所述上壳1的进气孔进入，穿过所述上壳的不锈钢丝网，并依次经过所述过滤棉层I2、所述颗粒过滤层3以及所述过滤棉层II4，进入直径不同的透气孔10内。

其中，所述不锈钢丝网12用于过滤空气中直径大的物质，如直径大于3μm～5μm的液滴、微粒物质，防止这些物质进入所述反应腔室后对所述MEMS氢传感器造成损害；所述过滤棉层I 2和所述过滤棉层II 4用于过滤空气中的杂质，所述颗粒过滤层3用于过滤吸附空气中的有害气体或物质；其中，所述过滤棉层I 2的厚度大于所述过滤棉层II 4的厚度，且所述过滤棉层II 4可以采用中效过滤棉，所述过滤棉层I 2可以采用初效过滤棉。

可以理解，通过两层过滤棉和一层颗粒过滤层以及进气口的不锈钢丝网12组成四层过滤形式，提高了传感器的环境稳定性，提升了所述MEMS氢气传感器的使用寿命。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种MEMS氢气传感器，其特征在于：包括上盖、底座和PCB板，所述PCB板上安装有两个MEMS氢传感器芯片，所述底座一侧对应两个MEMS氢传感器芯片开设有两个能够容纳MEMS氢传感器芯片的反应腔室，每个反应腔室顶部开设有一个透气孔，所述透气孔上设有防水透气膜；所述上盖可拆卸安装在所述底座上，所述上盖顶部开设有进气孔，所述进气孔分别与所述底座上的两个所述透气孔连通，形成两路进气通道。

2.根据权利要求1所述的MEMS氢气传感器，其特征在于：不同反应腔室的体积相同，但不同反应腔室的透气孔的内径不同。

3.根据权利要求1或2所述的MEMS氢气传感器，其特征在于：所述上盖的进气孔内安装有不锈钢丝网；所述上盖和所述底座之间还通过中空框体连接成过滤腔，所述过滤腔内部自上至下填充有过滤棉层I、颗粒过滤层和过滤棉层II。

4.根据权利要求1或2所述的MEMS氢气传感器，其特征在于：所述底座开设有反应腔室的一侧还设置有若干个定位柱，所述PCB板上对应所述定位柱设置有定位孔，所述PCB板与所述底座通过所述定位柱和所述定位孔装配连接。

5.根据权利要求1所述的MEMS氢气传感器，其特征在于：所述底座外部还设置有环形密封胶槽。

6.根据权利要求1所述的MEMS氢气传感器，其特征在于：所述上盖卡扣在所述底座上。

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