[发明专利]一种环境气体质量监测用传感器及检测方法

说明书

本发明涉及一种环境气体质量监测用传感器及检测方法，属于环境监测技术领域。本环境气体质量监测用传感器，包括：壳体，所述壳体的顶端设有开口；介质基板，所述介质基板固定设在所述壳体内；平面微带偶极子天线，所述平面微带偶极子天线固定连接在所述介质基板的表面；寄生谐振腔，所述寄生谐振腔固定连接在所述介质基板的上表面，所述平面微带偶极子天线位于所述寄生谐振腔内；敏感介质层，所述敏感介质层铺设在所述介质基板、所述平面微带偶极子天线和所述寄生谐振腔的上表面，所述敏感介质层部分经所述开口裸露在外。本环境气体质量监测用传感器具有体积小、功耗低、检测灵敏度高、快速实时性强和易于集成等优势。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种环境气体质量监测用传感器及检测方法。

背景技术

随着蓝天保卫战工作的不断推进，人们对环境气体净化的要求日益提升，但石油、化工以及建筑等行业经常产生无组织排放有毒有害气体，对人民身体健康构成威胁。目前排污监测设施简陋低效，无法对无组织排放进行实时快速监测，已成为大气环境治理的短板。市场对各类实时高效和高灵敏度有毒有害气体监测用的传感器日益迫切。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种环境气体质量监测用传感器及检测方法，本环境气体质量监测用传感器具有体积小、功耗低、检测灵敏度高、快速实时性强和易于集成等优势。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种环境气体质量监测用传感器，包括：

壳体，所述壳体的顶端设有开口；

介质基板，所述介质基板固定设在所述壳体内；

平面微带偶极子天线，所述平面微带偶极子天线固定连接在所述介质基板的表面；

寄生谐振腔，所述寄生谐振腔固定连接在所述介质基板的上表面，所述平面微带偶极子天线位于所述寄生谐振腔内；

敏感介质层，所述敏感介质层铺设在所述介质基板、所述平面微带偶极子天线和所述寄生谐振腔的上表面，所述敏感介质层部分经所述开口裸露在外。

本发明的有益效果是：通过对设置的平面微带偶极子天线的反射波的发射系数和谐振频率进行检测，而敏感介质层能够吸附环境中的有毒有害气体，当敏感介质层吸附环境中的有毒有害气体之后其介电常数会发生变化，从而平面微带偶极子天线的发射系数和谐振频率跟随发生变化，能够得出平面微带偶极子天线随敏感介质层的介电常数变化而发生变化的程度，从而实现对有毒有害气体的检测，同时通过将平面微带偶极子天线设置在寄生谐振腔，使得平面微带偶极子天线的反射波得到增加，从而发射系数和谐振频率的变化得到增加，使得本监测用传感器的监测灵敏度得到非常大的提高，本监测用传感器的平面化电路设计还能实现与其他微波电路的集成，以实现传感器的小型化，因而能更好地适应当今物联网技术的发展。本监测用传感器中还能通过优化寄生谐振腔的几何尺寸，来优化传感器的输入阻抗和反射系数，从而优化其线性度和灵敏度等参数。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述寄生谐振腔包括外方形金属微带环、内方形金属微带环和金属连接微带，所述内方形金属微带环置于所述外方形金属微带环内侧，所述金属连接微带的一端与所述内方形金属微带环的外壁固定连接，另一端与所述外方形金属微带环的内壁固定连接，所述外方形金属微带环、所述内方形金属微带环和所述金属连接微带均与所述介质基板的表面固定连接，所述平面微带偶极子天线设在所述外方形金属微带环内侧，所述内方形金属微带环的一侧外壁与所述平面微带偶极子天线的一侧外壁设有间隙，所述内方形金属微带环的一侧外壁与所述平面微带偶极子天线的一侧外壁通过所述间隙耦合。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得平面微带偶极子天线产生的反射波能够在外方形金属微带环和内方形金属微带环内进行多次来回传递，使得反射波增强程度更大，使得反射波的谐振增强，从而利于检测到谐振频率的变化。