[发明专利]一种用于苯类气体检测的石英晶体谐振器、检测仪及检测方法

说明书

技术领域

 本发明涉及苯类气体检测设备及检测方法，更具体一点，本发明涉及一种用于苯类气体检测的石英晶体谐振器、检测仪及检测方法。

背景技术

苯类气体具有较强的毒性，长期吸入或者短期超量吸入都会对人体的健康带来伤害。如果在苯类气体低浓度的情况下能够及时检测到工作和生活环境中的苯类气体的存在，对于改善人类的工作和生活环境具有极大的益处。

专利申请200520121905.0提供了一种测定空气中污染物的快速气体检测仪。其是由检测仪由发光器、滤光片、光电检测器和显示器构成。其中发光器是该检测仪的核心器件，它是由具有气体进口和出口的石英管和封闭于其中的局部表面烧结了多孔催化剂的陶瓷加热棒组成；催化剂的表面温度由温度控制器调节；催化剂烧结后有微孔，成膜厚度在1～1.5mm之间。该气体检测仪实现对空气中甲醛、苯系物、氨、醇和酮等污染物的现场测定。专利申请200920154249.2则提供了另一种气体监测装置，特别是一种测定空气中苯系物含量的苯系物气体检测管。其特征是：检测管由带有刻度线的透明玻璃管作为盛载器，内部填装显色混合物，两端用过滤层堵塞，并用橡胶封头密封。所述的显色混合物是由苯系物、催化剂和载体组成。这种检测管价格低廉，便于携带，使用方便，可用于空气中苯系物的监测。

然而上述的两个涉及苯类气体的检测设备，均需要催化剂才能使用，制作成本高昂，且往往需要一定浓度的苯类气体，才能达到检测的效果，对空气中苯类气体的检测灵敏度不高，难以形成有效地苯类气体检测方法。

发明内容

经研究发现，压电石英晶体是由全球储存量极多的二氧化硅（SiO2）组成。如此多的原料储存量使得人造压电石英晶体成为压电行业的主要物料并且成本低。而压电石英晶片在厚度切变谐振模式的情况下，由于其特殊的频率和厚度成线性反比这一特性以及低成本等特点，成为制造一种苯类气体检测仪的一个极佳的关键部分。

基于此，本发明提出了一种用于苯类气体检测的石英晶体谐振器、检测仪及检测方法。该用于苯类气体检测的石英晶体谐振器、检测仪及检测方法能够有效地结合压电石英晶片的特殊频率-厚度特性，对于苯类气体的检测灵敏度高，检测结果准确。

本发明的另一个目的在于提供一种用于苯类气体检测的石英晶体谐振器、检测仪及检测方法，该用于苯类气体检测的石英晶体谐振器、检测仪及检测方法能够大批量制造出成本低的苯类气体检测仪，实现容易。

为实现上述目地，本发明是这样实现的: 

一种用于苯类气体检测的石英晶体谐振器，其特征在于该石英晶体谐振器具有一开孔，使谐振的金属电极得以暴露在空气中，且所述金属电极上面覆盖有检验涂层（通常该类材料先要精心研磨，涂上去后要充分晾干），检验涂层通常由能够与苯进行化学反应的物质构成，当这层物质和苯类气体接触后，这层物质会和苯产生化学反应，形成新的分子结构或物质，从而改变了原来涂层的重量（有些物质会使涂层变轻，有些物质会使涂层变重，如γ-Fe2O3会变重，在吸附了被测气体时，γ-Fe2O3变成为Fe3O4），从而改变了压电石英晶片在厚度切变谐振模式下谐振的有效厚度（在变轻的情况下，有效厚度变薄；在变重的情况下，有效厚度变厚），进而改变了晶片的谐振频率，在频率改变的情况下实现报警。AT切压电石英晶片在厚度切变谐振模式下谐振的频率和晶片的有效厚度成反比，有以下公式：

F=1.67/t（公式一）

t代表厚度，单位mm，F代表谐振频率，单位MHz，此谐振频率通常在1MHz~200MHz之间。

从而可以根据石英晶片的有效厚度变化得到空气中是否具有苯类气体的检测结果。

石英晶体谐振器采用AT切压电石英晶片。在本发明中，AT切压电石英晶片的初始频率可根据设计要求而定，通常可以是10Mhz。可将该AT切压电石英晶片制作成一般的石英晶体谐振器，不同的是要在该谐振器的外盖上具一开孔，以便采集室内的气体可和该谐振器内的AT切压电石英晶片有接触。在AT切压电石英晶片金属电极上涂的对苯类气体敏感的检验涂层，该检验涂层可以是γ-Fe2O3，也可以是其它对苯类气体敏感的涂层。涂层的形状、尺寸、厚度和位置可根据设计要求而定。