[发明专利]一种检测中高浓度集成气体传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种检测中高浓度集成气体传感器及其制备方法于应用，所述传感器包括催化敏感元件、催化补偿元件、热导补偿元件，催化补偿元件同时兼有热导敏感元件功能，因而省略了一个功能元件。将上述催化敏感元件、催化补偿元件、热导补偿元件分别封装在金属管壳内，再封装到一个具有三孔的粉末冶金防爆外壳内，形成一种检测中高浓度的三元件集成气体传感器，解决了中高浓度气体检测问题，检测气体（例如：瓦斯、氢气、甲烷、丙烷、丁烷、液化天然气、液化石油气、汽油、煤油、有机溶剂等）的浓度范围为0.05~100%，适用于石油、化工、冶金、矿山、医药、城镇燃气等应用领域。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种气体传感器及其制备方法，尤其涉及一种检测中高浓度集成气体传感器及其制备方法。

背景技术

目前，催化气体传感器和热导气体传感器技术广泛应用于工业、农业、国防、科学研究领域。例如：煤矿瓦斯监测采用催化传感器，用于检测瓦斯浓度范围0.05%～4%，采用热导传感器，用于检测瓦斯浓度范围4%～100%；加气站的液化天然气、液化石油气采用催化传感器，用于检测燃气浓度范围0.05%～100%LEL（爆炸下限），采用热导传感器，用于检测瓦斯浓度范围100%LEL～100%。由于危险的易燃易爆气体的防爆要求水平的不断提高，很多危险气体环境不但要检测中等气体浓度（爆炸下限），往往还要检测泄露时产生的高浓度（甚至达到100%气体浓度）。

CN201480072972.X公开了一种具有钨或钨氧化物气体感测元件的集成气体传感器，所述传感器设置有：半导体材料的衬底；以及多个互连层的结构，布置在衬底上并由多个堆叠的导电层和介电层构成。气体感测元件被集成在多个互连层的结构内，并且至少一个电极布置在多个互连层的结构内，被电连接至气体感测元件并被设计为提供电流(Iox)至气体感测元件，以便使气体感测元件加热。

CN201510568194.X公开了一种催化燃烧式气体传感器，所述传感器主要由惠斯通电桥结构、防爆封装腔、助测剂、信号转化器、浓度显示装置等组成。该催化燃烧式气体传感器在用于甲烷检测时,采用助测剂，在检测过程中不易产生烧结物；无需配套的氧气含量分析仪,在氧气不足的情况下依然能够准确、稳定地检测出甲烷含量；检测灵敏度不会随着使用时间而变低。

CN201510369272.3公开了一种补偿型电阻式集成气体传感器阵列及其制备方法，所述传感器阵列包括2n个叉指电极和n个转换电路,每两个叉指电极构成一组,共n组,每一组叉指电极中一个作为补偿电阻的基本结构，另一个作为探测电阻的基本结构，叉指电极与转换电路集成在同一个芯片上；用气喷成膜的方法将敏感薄膜沉积在同一组叉指电极制备探测电阻和补偿电阻，同一组的叉指电极同时喷涂同种薄膜，不同组叉指电极喷涂不同薄膜。该发明有效减小了传感器系统的体积，有效地提高了传感器对待测气体或蒸汽分子的响应灵敏度，避免了外界环境温湿度和电路本身漂移等影响，功耗低，可以用于对混合气体检测的各种电子鼻系统中。

CN201310657175.5公开了一种多电极组合式集成气体传感器，所述传感器包括：绝缘基底、形成于基底上的加热器及加热器电极、形成于基底上以一定规则分布的N个敏感电极、形成于基底上的传感薄膜。不同敏感电极相互不接触，敏感电极与加热器不接触。传感薄膜包含传感微粒，并且覆盖全部敏感电极表面。该传感器特征是，N大于2，从N个敏感电极中，每次选择两个作为传感器单元输出，共有N(N-1)/2种组合，构成了含有N(N-1)/2个传感器单元的传感器阵列。该发明的效果和益处是，相比于含有相同数量传感器单元的现有技术，减小了传感器阵列体积，减少了电极的数量，即利用有限数量电极形成更多地传感器单元。