[发明专利]一种粉尘浓度检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种粉尘浓度检测装置，其特征在于，该检测装置包括淀积电阻(1)、悬臂梁(2)、玻璃衬底(3)、锥状电极(4)和硅衬底(7)；其中，

悬臂梁(2)的端面与硅衬底(7)的端面固定连接，淀积电阻(1)位于悬臂梁(2)与硅衬底(7)接触部位的顶部，悬臂梁(2)的根部通过淀积工艺形成淀积电阻(1)，且淀积电阻(1)连接悬臂梁(2)与硅衬底(7)；淀积电阻(1)的两端由金属导线(5)引出；锥状电极(4)固定连接在硅衬底(7)上表面，且锥状电极(4)的表面设有钛铜合金层(6)；玻璃衬底(3)位于锥状电极(4)的上方，玻璃衬底(3)上设有通孔，且玻璃衬底(3)的表面设有镍涂层。

2.按照权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的淀积电阻(1)为两个，两个淀积电阻(1)沿悬臂梁(2)横向中心线对称布设，且两个淀积电阻(1)通过导线串联。

3.按照权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的玻璃衬底(3)与锥状电极(4)之间的距离大于锥状电极(4)的高度。

4.按照权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的淀积电阻(1)的厚度小于悬臂梁(2)厚度的十分之一。

5.按照权利要求4所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的淀积电阻(1)的厚度为0.5μm。

6.按照权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的淀积电阻(1)由多晶硅制成，金属导线(5)由铜制成。

7.按照权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的钛铜合金层(6)覆盖在锥状电极(4)的整个表面。

8.按照权利要求1至7中任何一项所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述的锥状电极(4)为圆锥状。

9.一种粉尘浓度检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下过程：

首先向检测装置的锥状电极(4)上施加高电压，并在悬臂梁(2)的上方施加恒定电场，然后将粉尘气流通入检测装置的锥状电极(4)和玻璃衬底(3)之间的通道中，粉尘吸附电荷从而带电；带电粉尘到达悬臂梁(2)的上方，沉积在悬臂梁(2)的上表面，对悬臂梁(2)施加压力，最后依据式(1)、式(2)和式(3)测算粉尘数量n：

其中，P表示粒子渗透率，n_p表示粉尘平均带电荷量，d_p表示粉尘直径，单位μm；根据式(1)求解出n_p；

其中，ΔR表示淀积电阻的电阻变化；R表示淀积电阻的电阻；G表示淀积电阻的应变系数；L表示悬臂梁(2)的长度，E_Y表示悬臂梁(2)的杨氏模量，w表示一个悬臂梁(2)的宽度，t表示悬臂梁(2)的厚度；F表示悬臂梁(2)所受的力；依据式(2)求解出F；

F＝E*n*n_p 式(3)

其中，F表示悬臂梁(2)所受的力，E表示悬臂梁(2)所在处的外加电场强度，n表示粉尘数量；n_p表示粉尘平均带电荷量。

10.按照权利要求9所述的粉尘浓度检测方法，其特征在于，所述的检测装置包括淀积电阻(1)、悬臂梁(2)、玻璃衬底(3)、锥状电极(4)和硅衬底(7)；其中，

悬臂梁(2)的端面与硅衬底(7)的端面固定连接，淀积电阻(1)位于悬臂梁(2)与硅衬底(7)接触部位的顶部，悬臂梁(2)的根部通过淀积工艺形成淀积电阻(1)，且淀积电阻(1)连接悬臂梁(2)与硅衬底(7)；淀积电阻(1)的两端由金属导线(5)引出；锥状电极(4)固定连接在硅衬底(7)上表面，且锥状电极(4)的表面设有钛铜合金层(6)；玻璃衬底(3)位于锥状电极(4)的上方，玻璃衬底(3)上设有通孔，且玻璃衬底(3)的表面设有镍涂层。