[发明专利]基于蝴蝶鳞片气敏功能特性的仿生气体传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种基于蝴蝶鳞片气敏功能特性的仿生气体传感器。

背景技术

传感器技术在现代科学技术中具有十分重要的地位，当今传感器技术被广泛地应用在工业和国防领域中的各种先进的机械设备和系统中。能实现气体浓度定量检测的气体传感器种类也颇多，检测范围很广，对军事领域的生化武器探检、医学领域的中毒治疗、工业领域的可燃气体爆炸监控、日常生活领域的酒驾检测，煤气中毒以及雾霾含量检测等众多领域的实际应用都有着重要意义。气体传感器体积小，工作电路简单，对工作条件要求不高，能实现气体的检测以及信号的传输。

然而，现有的气体传感器的灵敏度并不能满足广大需求者的使用要求。因此，此项专利把研究方向投入到大自然中，试图找到解决问题的方法。研究发现，蝴蝶翅膀鳞片表面复杂的三维微纳结构能够在不同气体氛围中产生不同的光干涉、衍射效应从而导致反射光谱发生变化。将其应用于化学气体的检测研究中，结合运用光谱分析等手段，可以实现对三维微纳结构的气体检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蝴蝶鳞片气敏功能特性的仿生气体传感器，可以使得被测气体与气敏元件充分接触，提高检测的灵敏度以及检测精度。

本发明包括塑料外壳、塑料基座、引脚、过滤网、电阻丝、陶瓷管、铂丝和仿生气敏电极，塑料基座坐落于引脚之上，电阻丝布置在塑料基座上，紧贴在电阻丝上端的是仿生气敏电极，塑料外壳上端设置过滤网；电阻丝设置在陶瓷管中，铂丝是仿生气敏电极的引出线。

引脚具有四个接脚，其中两个接脚对应电阻丝的引线CD，另外的两个接脚对应仿生气敏电极的引线AB。

所述的仿生气敏电极为具有仿蝴蝶鳞片气敏功能特性的气敏电极。

所述仿生气敏电极是以大蓝闪蝶的蝶翅为结构模板，经过漂洗后，用二次模板法制得的，仿生气敏电极的材质为多孔结构的氧化锡。

所述的塑料外壳为多孔结构，便于气体从孔中进入传感器。

所述过滤网用于过滤掉气体中混有的灰尘等一系列杂质，使干净的气体与仿生气敏电极接触，排出了杂质的干扰，提高了检测的准确性。

当检测气体浓度时，将本发明放于气源中或者靠近气源，气体通过自由扩散与仿生气敏电极接触。将引起电阻的变化，电路元件将信号进行转化以及放大，输送到外设显示器中，从而达到量化气体浓度的目的。当一次工作完成后，放置于仿生气敏电极下方的电阻丝将被通电，产生热量驱走工作过程中吸附在仿生气敏电极上的气体，达到传感器多次利用的目的。另外，电阻丝则在工作过程中，起到对外界环境改变(例如温度改变)补偿的作用。

本发明的有益效果：

1、本发明使用材质为多孔结构的氧化锡的仿生气敏电极作为气敏原件，提供了一种成本低廉且操作简单的气体检测方法。

2、本发明体积更小、检测速度更快、灵敏度和检测精度更高，应用范围广。可用于酒后驾车的检验以及发酵工业中乙醇含量的检测等。

附图说明

图1为本发明的外观示意图。

图2为本发明的气敏元件示意图。

图3为本发明的第一连线示意图。

图4为本发明的第二连线示意图。

图5为本发明的第三连线示意图。

图中：1—塑料外壳，2—塑料基座，3—引脚，4—过滤网，5—电阻丝，6—陶瓷管，7—铂丝，8—仿生气敏电极。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本发明包括塑料外壳1、塑料基座2、引脚3、过滤网4、电阻丝5、陶瓷管6、铂丝7和仿生气敏电极8，塑料基座2坐落于引脚3之上，电阻丝5布置在塑料基座2上，紧贴在电阻丝5上端的是仿生气敏电极8，塑料外壳1上端设置过滤网4；电阻丝5设置在陶瓷管6中，铂丝7是仿生气敏电极8的引出线。

请参阅图3、图4和图5所示，引脚3具有四个接脚，其中两个接脚对应电阻丝5的引线CD，另外的两个接脚对应仿生气敏电极8的引线AB。

所述的仿生气敏电极8为具有仿蝴蝶鳞片气敏功能特性的气敏电极。

所述仿生气敏电极8是以大蓝闪蝶的蝶翅为结构模板，经过漂洗后，用二次模板法制得的，仿生气敏电极8的材质为多孔结构的氧化锡。

所述的塑料外壳1为多孔结构，便于气体从孔中进入传感器。

所述过滤网4用于过滤掉气体中混有的灰尘等一系列杂质，使干净的气体与仿生气敏电极8接触，排出了杂质的干扰，提高了检测的准确性。

当检测气体浓度时，将本发明放于气源中或者靠近气源，气体通过自由扩散与仿生气敏电极8接触。将引起电阻的变化，电路元件将信号进行转化以及放大，输送到外设显示器中，从而达到量化气体浓度的目的。当一次工作完成后，放置于仿生气敏电极8下方的电阻丝5将被通电，产生热量驱走工作过程中吸附在仿生气敏电极8上的气体，达到传感器多次利用的目的。另外，电阻丝5则在工作过程中，起到对外界环境改变(例如温度改变)补偿的作用。