CN219475534U - 一种气体传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体传感器，涉及气体传感器技术领域。本实用新型中气体传感器的第一基座具有至少一个第一连接部，第二基座具有至少一个第二连接部，第一连接部和第二连接部构造成相互配合或分离，以使得第一基座与第二基座连接或分离。敏感元件设置在第一基座的表面上，补偿元件设置在第二基座的表面上，补偿元件与敏感元件共同构成气体传感器元件。上述技术方案通过将第一基座和第二基座设计成可分离的，所以测试出敏感元件和补偿元件的温度特性不一致时只需要将第一基座和第二基座分离即可，拆卸比较方便，更换比较容易。

Description

一种气体传感器

技术领域

本实用新型涉及气体传感器技术领域，特别是涉及一种气体传感器。

背景技术

气体传感器是将气体浓度转换成对应强度电信号的一种气体感应元件，目前除了光学气体传感器外，像半导体、电化学、催化燃烧、固体电解质等气体传感器，其核心敏感元件均需与气体直接接触，这就导致其工作环境复杂多变，甚至相当恶劣，外界温度、湿度、干扰气体、毒性物质等都会对气体传感器造成不同程度的影响。

对于带有温度补偿的气体传感器，其要求补偿元件与敏感元件具有高度一致的温度响应特性，而传统的一体式气体传感器将补偿元件和敏感元件绑定到同一基座上，这样即使测试出二者温度特性不是很一致也不便于再次更换，导致基线漂移较大，补偿效果较差。另一种分离式传感器则将敏感元件与补偿元件分别进行封装，这样二者就需要成对使用，使用时容易混淆，而且两个封装结构会占用更大的空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种气体传感器，解决现有技术中补偿元件与敏感元件不易更换的技术问题。

根据本实用新型的目的，本实用新型提供了一种气体传感器，包括：

第一基座，具有至少一个第一连接部；

第二基座，具有至少一个第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部构造成相互配合或分离，以使得所述第一基座与所述第二基座连接或分离；

敏感元件，设置在所述第一基座的表面上；

补偿元件，设置在所述第二基座的表面上，所述补偿元件与所述敏感元件共同构成气体传感器元件。

可选地，所述第一基座和所述第二基座均呈半圆柱状，所述第一连接部设置在所述第一基座的侧壁处，所述第二连接部设置在所述第二基座的侧壁处。

可选地，所述第一连接部和所述第二连接部为相互配合的凹凸结构。

可选地，所述第一基座的表面设有凹陷的第一凹槽，以使得所述敏感元件悬空在所述第一凹槽处；

所述第二基座的表面设有凹陷的第二凹槽，以使得所述补偿元件悬空在所述第二凹槽处。

可选地，所述第一基座或所述第二基座上设有缺口。

可选地，所述第一基座具有两个第一通孔，所述第二基座具有两个第二通孔，所述气体传感器还包括：

两个第一金属插针，分别设置在两个所述第一通孔处，且与所述敏感元件连接；

两个第二金属插针，分别设置在两个所述第二通孔处，且与所述补偿元件连接，两个所述第一金属插针中一个第一金属插针接地，另一个第一金属插针与一个所述第二金属插针连接，剩余一个所述第二金属插针与外部电路连接。

可选地，所述第一基座具有呈半环状的第一限位槽，所述第二基座具有呈半环状的第二限位槽。

可选地，还包括：

盖帽，设置在所述第一基座和所述第二基座的上方，且具有卡接部，以通过所述卡接部与所述第一限位槽和所述第二限位槽配合，从而与所述第一基座和所述第二基座连接。

可选地，所述盖帽的内部具有开口朝向上方的容置部，所述容置部的底部具有支撑部，所述气体传感器还包括：

支撑网，设置在所述容置部内，且位于所述支撑部的上方；

气体过滤材料，设置在所述容置部内，且位于所述支撑网的上方，以对气体进行过滤。

可选地，还包括：

外壳，套设在所述盖帽、所述第一基座和所述第二基座的外侧，所述外壳的顶部设有透气孔，所述透气孔的下方由上至下依次设有防水透气膜和防爆金属网，所述防爆金属网设置在所述气体过滤材料的上方。

本实用新型中气体传感器的第一基座具有至少一个第一连接部，第二基座具有至少一个第二连接部，第一连接部和第二连接部构造成相互配合或分离，以使得第一基座与第二基座连接或分离。敏感元件设置在第一基座的表面上，补偿元件设置在第二基座的表面上，补偿元件与敏感元件共同构成气体传感器元件。上述技术方案通过将第一基座和第二基座设计成可分离的，所以测试出敏感元件和补偿元件的温度特性不一致时只需要将第一基座和第二基座分离即可，拆卸比较方便，更换比较容易。

进一步地，本实用新型的第一基座或第二基座上设有缺口，从而可以方便用户通过第一基座或第二基座结构的区别来区分敏感元件和补偿元件。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的第一基座的示意性结构图；

图2是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的第二基座的示意性结构图；

图3是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的第一基座和第二基座的示意性组装图；

图4是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的盖帽的示意性结构图；

图5是根据本实用新型一个实施例的盖帽与第一基座和第二基座的示意性安装图；

图6是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的示意性剖视图；

图7是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的外壳的示意性结构图；

图8是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的示意性结构图。

附图标记：

100-气体传感器，10-第一基座，20-第二基座，30-第一金属插针，40-第二金属插针，50-盖帽，60-外壳，11-第一连接部，12-第一限位槽，13-第一通孔，14-第一凹槽，15-缺口，21-第二连接部，22-第二通孔，23-第二凹槽，24-第二限位槽，51-容置部，52-卡接部，53-支撑网，54-支撑部，55-气体过滤材料，61-透气孔，62-防水透气膜，63-防爆金属网。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的第一基座10的示意性结构图，图2是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的第二基座20的示意性结构图，图3是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的第一基座10和第二基座20的示意性组装图。如图1、图2和图3所示，在一个具体的实施例中，气体传感器包括第一基座10、第二基座20、敏感元件(图中未示出)和补偿元件(图中未示出)，第一基座10具有至少一个第一连接部11，第二基座20具有至少一个第二连接部21，第一连接部11和第二连接部21构造成相互配合或分离，以使得第一基座10与第二基座20连接或分离。敏感元件设置在第一基座10的表面上，补偿元件设置在第二基座20的表面上，补偿元件与敏感元件共同构成气体传感器元件。在该实施例中，敏感元件和补偿元件分别设置在第一基座10的上表面和第二基座20的上表面。

该实施例通过将第一基座10和第二基座20设计成可分离的，所以测试出敏感元件和补偿元件的温度特性不一致时只需要将第一基座10和第二基座20分离即可，拆卸比较方便，更换比较容易。

对于具有温度补偿功能的气体传感器，补偿元件与敏感元件需要具有非常一致的温度响应特性，而补偿元件和敏感元件在生产制作的过程中由于各种工艺误差的影响，又很难做到高度一致，因此需要对补偿元件和敏感元件分别进行测试，将温度特性一致的一对敏感元件和补偿元件进行组合。这就导致敏感元件和补偿元件不能像传统工艺一样直接绑定到同一基座上，为此有些将敏感元件和补偿元件分别封装到不同的外壳中，最后再测试筛选组合使用，有些则不经过测试筛选直接将补偿元件和敏感元件封装到一个外壳中。这些方法或者使用麻烦，或者补偿精度较低，都存在一些问题。而该实施例通过将第一基座10和第二基座20设置成可分离的，经过测试将温度特性一致的敏感元件和补偿元件所在的第一基座10和第二基座20相组合，第一基座10和第二基座20通过第一连接部11和第二连接部21相契合，形成完整的气体传感器基座，这样补偿元件和敏感元件即方便分离测试筛选组合，实现较高的温度补偿性能，又可以封装到同一外壳60内，方便使用。

在该实施例中，敏感元件和补偿元件可以选用传统元件，敏感元件的内部是Pt丝，外部涂有氢敏催化材料，例如铂、钯、氧化铝等材料，Pt是一种随温度升高电阻增大的金属，在高温时敏感元件表面氢敏催化材料能催化H₂与O₂发生无焰燃烧。补偿元件的内部也是Pt丝，外部涂没有氢气催化活性的材料的元件，例如氧化铝等材料。在其他实施例中，敏感元件和补偿元件还可以选用MEMS工艺元件，将MEMS元件固定在PCB板上，然后再焊接到对应的基座上。

带有补偿元件的气体传感器的测试原理为：给敏感元件和补偿元件通电，使敏感元件发热，遇H₂催化发生无焰燃烧，使敏感元件温度升高，从而使敏感元件电阻升高，通过惠斯通电桥将敏感元件的电阻变化转换为电压信号的变化，从而测量氢气的浓度。由于敏感元件内部为铂金属，在外界温度变化时，其电阻值也会发生变化，所以需要为其配置一个补偿元件，以抵消外界温度变化对氢气检测产生的干扰。如果补偿元件与敏感元件完全匹配，即温度电阻特性完全相同，取惠斯通平衡电阻相等，此时，在没有氢气时无论外界温度如何变化，输出信号始终为0，即达到了理想的补偿效果。

在该实施例中，第一基座10和第二基座20均呈半圆柱状，第一连接部11设置在第一基座10的侧壁处，第二连接部21设置在第二基座20的侧壁处。第一基座10和第二基座20通过第一连接部11和第二连接部21的连接从而组合成一个整体的圆柱体，参见图3。

在该实施例中，第一连接部11和第二连接部21为相互配合的凹凸结构。第一连接部11呈凹状，第二连接部21呈凸起的圆柱状，将第一连接部11与第二连接部21插接在一起，从而使得第一基座10和第二基座20相互连接，将第二连接部21从第一连接部11内拔出，从而使得第一基座10和第二基座20相互分离。在另一个实施例中，第一连接部11也可以设置成凸起的圆柱状，第二连接部21设置成凹状。

在该实施例中，第一连接部11和第二连接部21的数量均为两个，每个第一连接部11对应连接一个第二连接部21。在其他实施例中，第一连接部11和第二连接部21的数量还可以根据第一基座10和第二基座20的大小进行设计。

在该实施例中，第一基座10的表面设有凹陷的第一凹槽14，以使得敏感元件悬空在第一凹槽14处。第二基座20的表面设有凹陷的第二凹槽23，以使得补偿元件悬空在第二凹槽23处。该实施例将敏感元件和补偿元件设置成悬空的，可以有利于敏感元件和补偿元件散热，避免水汽进入敏感元件和补偿元件的核心位置处。这里，第一凹槽14和第二凹槽23的大小分别根据第一基座10的大小和第二基座20的大小进行具体设计。

在该实施例中，第一基座10或第二基座20上设有缺口15，从而可以方便用户通过第一基座10或第二基座20结构的区别来区分敏感元件和补偿元件。在该实施例中，第一基座10的侧边处设置缺口15，从而可以与第二基座20区分开来。在其他实施例中，也可以在第二基座20的侧边处设置缺口15。

在该实施例中，第一基座10具有呈半环状的第一限位槽12，第二基座20具有呈半环状的第二限位槽24。第一限位槽12和第二限位槽24共同组成一个整体环状。

图4是根据本实用新型一个实施例的气体传感器的盖帽50的示意性结构图，图5是根据本实用新型一个实施例的盖帽50与第一基座10和第二基座20的示意性安装图。如图4和图5所示，并参见图3，在该实施例中，第一基座10具有两个第一通孔13，第二基座20具有两个第二通孔22，气体传感器还包括两个第一金属插针30和两个第二金属插针40，两个第一金属插针30分别设置在两个第一通孔13处，且与敏感元件连接。两个第二金属插针40分别设置在两个第二通孔22处，且与补偿元件连接，两个第一金属插针30中一个第一金属插针30接地，另一个第一金属插针30与一个第二金属插针40连接，剩余一个第二金属插针40与外部电路连接。这里，若敏感元件不带PCB板，则敏感元件的Pt丝通过焊接的方式与两个第一金属插针30连接，若敏感元件带有PCB板，则PCB板的导线与两个第一金属插针30连接。若补偿元件不带PCB板，则补偿元件也通过焊接的方式与两个第二金属插针40连接，若敏感元件带有PCB板，则PCB板的导线与两个第二金属插针40连接。两个第一金属插针30和两个第二金属插针40中的一个第一金属插针30与一个第二金属插针40连接，剩余一个第一金属插针30接地，剩余一个第二金属插针40接外部电路，从而实现电压的测试。

在该实施例中，两个第一通孔13分别设置在第一凹槽14的两侧，两个第二通孔22分别设置在第二凹槽23的两侧。也就是说，两个第一金属插针30分别位于第一凹槽14的两侧，两个第二金属插针40分别位于第二凹槽23的两侧。

在该实施例中，气体传感器还包括盖帽50，其设置在第一基座10和第二基座20的上方，且具有卡接部52，以通过卡接部52与第一限位槽12和第二限位槽24配合，从而与第一基座10和第二基座20连接，与基座形成闭合体。参见图4，卡接部52整体呈一个环状，且形成在盖帽50的下方，将卡接部52同时插接到第一限位槽12和第二限位槽24内，从而实现盖帽50与第一基座10和第二基座20的连接，这种连接方式相对于盖帽50直接插接在第一基座10和第二基座20的最外侧的技术方案，连接比较稳定，第一基座10和第二基座20不易从盖帽50处脱落。

图6是根据本实用新型一个实施例的气体传感器100的示意性剖视图。如图6所示，在该实施例中，盖帽50的内部具有开口朝向上方的容置部51，容置部51的底部具有支撑部54，气体传感器100还包括支撑网53和气体过滤材料55，支撑网53，设置在容置部51内，且位于支撑部54的上方。气体过滤材料55设置在容置部51内，且位于支撑网53的上方，以对气体进行过滤。该实施例中，支撑部54的中间位置处形成有通孔，以使得位于支撑部54上方的支撑网53和气体过滤材料55与位于支撑部54下方的第一基座10和第二基座20连通，也就是使得容置部51与第一基座10和第二基座20连通，使得气体能够从气体过滤材料55和支撑网53处进入到第一基座10和第一基座10上的敏感元件和补偿元件处。这里，气体过滤材料55包括但不限于活性炭、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管等过滤吸附性材料。支撑网53包括但不限于致密金属网、防水透气膜和防尘膜等微孔透气结构支撑体。

图7是根据本实用新型一个实施例的气体传感器100的外壳60的示意性结构图，图8是根据本实用新型一个实施例的气体传感器100的示意性结构图。如图7和图8所示，并参见图6，气体传感器100还包括外壳60，外壳60套设在盖帽50、第一基座10和第二基座20的外侧，外壳60的顶部设有透气孔61，透气孔61的下方由上至下依次设有防水透气膜62和防爆金属网63，防爆金属网63设置在气体过滤材料55的上方。可以理解为，外壳60位于整个气体传感器100的最外侧，也就是套设在盖帽50、第一基座10和第二基座20的外侧。气体从外壳60顶部的透气孔61处进入，然后依次经过防水透气膜62、防爆金属网63、气体过滤材料55和支撑网53，最后进入到第一基座10和第二基座20处。该实施例在第一基座10、第二基座20、盖帽50和外壳60安装完成后，从底部缝隙处填充胶体进行固化，从而对气体传感器100结构进行密封。

该实施例中，气体传感器100的盖帽50的下方与第一基座10和第二基座20相契合，形成闭合体，使气体只能依次通过外壳60顶部的透气孔61、防水透气膜62、防爆金属网63、盖帽50顶部的开口，气体过滤材料55、支撑网53和支撑部54的中间位置处，从而进入到气体传感器100的内部，也就是支撑部54的下方，第一基座10和第二基座20处。

该实施例通过外壳60和盖帽50的设计，使得气体传感器100具有防尘、防爆、过滤干扰气体的优点，不仅能提高气体传感器100的抗干扰能力，还有助于延长气体传感器100的使用寿命。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种气体传感器，其特征在于，包括：

第一基座，具有至少一个第一连接部；

第二基座，具有至少一个第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部构造成相互配合或分离，以使得所述第一基座与所述第二基座连接或分离；

敏感元件，设置在所述第一基座的表面上；

补偿元件，设置在所述第二基座的表面上，所述补偿元件与所述敏感元件共同构成气体传感器元件。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

所述第一基座和所述第二基座均呈半圆柱状，所述第一连接部设置在所述第一基座的侧壁处，所述第二连接部设置在所述第二基座的侧壁处。

3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，

所述第一连接部和所述第二连接部为相互配合的凹凸结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

所述第一基座的表面设有凹陷的第一凹槽，以使得所述敏感元件悬空在所述第一凹槽处；

所述第二基座的表面设有凹陷的第二凹槽，以使得所述补偿元件悬空在所述第二凹槽处。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

所述第一基座或所述第二基座上设有缺口。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述第一基座具有两个第一通孔，所述第二基座具有两个第二通孔，所述气体传感器还包括：

两个第一金属插针，分别设置在两个所述第一通孔处，且与所述敏感元件连接；

两个第二金属插针，分别设置在两个所述第二通孔处，且与所述补偿元件连接，两个所述第一金属插针中一个第一金属插针接地，另一个第一金属插针与一个所述第二金属插针连接，剩余一个所述第二金属插针与外部电路连接。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

所述第一基座具有呈半环状的第一限位槽，所述第二基座具有呈半环状的第二限位槽。

8.根据权利要求7所述的气体传感器，其特征在于，还包括：

盖帽，设置在所述第一基座和所述第二基座的上方，且具有卡接部，以通过所述卡接部与所述第一限位槽和所述第二限位槽配合，从而与所述第一基座和所述第二基座连接。

9.根据权利要求8所述的气体传感器，其特征在于，所述盖帽的内部具有开口朝向上方的容置部，所述容置部的底部具有支撑部，所述气体传感器还包括：

支撑网，设置在所述容置部内，且位于所述支撑部的上方；

气体过滤材料，设置在所述容置部内，且位于所述支撑网的上方，以对气体进行过滤。

10.根据权利要求9所述的气体传感器，其特征在于，还包括：

外壳，套设在所述盖帽、所述第一基座和所述第二基座的外侧，所述外壳的顶部设有透气孔，所述透气孔的下方由上至下依次设有防水透气膜和防爆金属网，所述防爆金属网设置在所述气体过滤材料的上方。