一种SAW气体传感器电路制造技术

一种SAW气体传感器电路，采用双延迟线型SAW器件结构，其中一个通道为敏感通道，另一个通道为参比通道，这种结构可以忽略环境因素(如温度、湿度等)对传感器信号的影响。电路包括信号放大电路、功率分配及混频电路、低通滤波电路、低频放大电路。电路结构较为简单，SAW器件质量高、重复性好、精度高，稳定性强，电路对微量气体有较好的检测效果，克服了现有SAW气体传感器电路工作不稳定、效率较低的缺点。

A SAW gas sensor circuit

A SAW gas sensor circuit, using dual delay linear SAW device structure, one of the channels for sensitive channels, one channel is a reference channel, this structure can ignore the environmental factors (such as temperature, humidity etc.) effect on the sensor signal. The circuit comprises a signal amplifying circuit, a power distribution and mixing circuit, a low-pass filtering circuit and a low-frequency amplifying circuit. The circuit structure is simple, the SAW device with high quality, good repeatability, high precision, strong stability, the circuit has better effect on trace gas, SAW gas sensor circuit overcomes the instability and low efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种SAW气体传感器电路
本专利技术涉及一种SAW气体传感器电路，适用于工业领域。
技术介绍
气体传感器是一种可以感知某种气体及其浓度的设备，它利用敏感元件与气体间的吸附关系，将气体种类及与其浓度有关的信息转换成为电信号，从而进行环境的检测、监控、分析、报警等。随着科技、工业的发展，环境污染越来越严重，如何检测气体、监测环境、及时获知环境中特定气体的浓度，也越来越受到人们的关注。目前检测气体的技术主要有接触燃烧法、气相色谱法、红外吸收法、半导体型检测法、导热法、电化学法、光纤法等。但是基于以上方法研制出的设备基本都是价格较贵、体积较大、分析较复杂、耗时较久的，不适用在野外实时监测。而有些便携式的气体传感器，如电阻式半导体型传感器和电化学传感器。也有严重的不足。其中电化学传感器在检测时，对干扰气体也会有响应，会发生误报，且仅有1～2年的寿命，电阻式半导体型传感器必须在加热条件下工作，一般需要300～500℃，这会导致半导体内部晶粒生长，长期将使传感器性能恶化，而且该种传感器工作时输出的是模拟信号，不易与微处理机、计算机等连接。声表面波(SAW.SurfaceAcousticWave)技术是新型高端传感器领域非常引人注目的一个分支，它综合了微电子、材料、物理、信号处理等多种学科，也是传感器界的后起之秀。声表面波被用于气体传感器，是在1979年，由Wohltjen和Dessy采用延迟线型SAW振荡器检测有毒气体的基础上发展起来的，声面波气体传感器测量气体具有高精度、高灵敏度、便于大量生产、体积小、重量轻、功耗低、结构工艺性好等优点。SAW气体传感器也是SAW传感器中最复杂，涉及学科较广的传感器类型。我国自二十世纪70年代初便开始了SAW传感器的研究，目前中科院微电子所、防化研究院、南京大学、中科院声学所、上海交通大学等科研单位，在声表面波的理论和应用等方面投入了大量的人力和物力，并获得了不错的成果和进步。但是，SAW气体传感器离应用到现实环境的检测上还有一段很长的距离，尤其是电路的稳定性、器件的响应时间、传感器的选择性等性能指标还达不到国际标准。其中有电路的设计问题，SAW器件的设计问题，也有器件上敏感吸附膜的材料选择、制备工艺和镀膜方式等方面的因素。所以对SAW气体传感器的研究不仅有很大的理论意义，又有很广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术提供一种SAW气体传感器电路，电路结构较为简单，SAW器件质量高、重复性好、精度高，稳定性强，电路对微量气体有较好的检测效果，克服了现有SAW气体传感器电路工作不稳定、效率较低的缺点。本专利技术所采用的技术方案是：SAW气体传感器电路采用双延迟线型SAW器件结构，其中一个通道为敏感通道，另一个通道为参比通道，这种结构可以忽略环境因素(如温度、湿度等)对传感器信号的影响。电路包括信号放大电路、功率分配及混频电路、低通滤波电路、低频放大电路。所述信号放大电路使用SGA-6389信号放大器，这种放大器是一种高性能的硅锗异质结双极晶体管集成放大器，由于器件产生的信号强度有限，为了使信号在后面的电路中能够被检测处理，所以用信号放大电路将信号强度放大。所述功率分配及混频电路采用选择SBTC-2-10功率分配器和ADE-5混频器，SBTC-2-10功率分配器具有低插损、较好振幅、相位平衡、良好的热稳定性等优点。ADE-5混频器具有低变频损耗、较好的L-R隔离度、较好的三阶交调点等优点。由于外界环境如温度、湿度等因素的改变会影响SAW波速的改变，为消除这些条件带来的影响，将SAW器件中的一个通道上的延迟线涂覆气体敏感吸附膜作为敏感通道，另一个通道上不涂覆敏感膜作为参比通道。环境因素对两个通道的影响基本上是一样的，所以利用混频器将两个信号进行混频处理后，就能消除环境因素对SAW气体传感器的影响。工作时将端口RF及LO端口的输入频率进行比较算出其差频，然后将差频信号从端口IF输出。所述低通滤波电路采用二阶低通滤波器，混频电路其输出信号往往存在杂波，而信号中有用的部分为低频信号部分，所以还应将信号进行低通滤波处理，这样可以去掉信号中不必要的高频成分，降低采样频率，避免频率混淆，去掉高频干扰。低通滤波器是指让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。滤波器阶数不同，其性能也不同。所述低频放大电路利用加法器原理，将低通滤波后的信号处于正电压下放大。由于低通滤波电路中引进了正反馈，所以整个电路的增益受到一定的限制.为了便于信号的采集，还需将信号进行低频放大。本专利技术的有益效果是：电路结构较为简单，SAW器件质量高、重复性好、精度高，稳定性强，电路对微量气体有较好的检测效果，克服了现有SAW气体传感器电路工作不稳定、效率较低的缺点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的信号放大电路。图2是本专利技术的功率分配及混频电路。图3是本专利技术的低通滤波电路。图4是本专利技术的低频放大电路。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，信号放大电路使用SGA-6389信号放大器，这种放大器是一种高性能的硅锗异质结双极晶体管集成放大器，由于器件产生的信号强度有限，为了使信号在后面的电路中能够被检测处理，所以用信号放大电路将信号强度放大。如图2，功率分配及混频电路采用选择SBTC-2-10功率分配器和ADE-5混频器，SBTC-2-10功率分配器具有低插损、较好振幅、相位平衡、良好的热稳定性等优点。ADE-5混频器具有低变频损耗、较好的L-R隔离度、较好的三阶交调点等优点。由于外界环境如温度、湿度等因素的改变会影响SAW波速的改变，为消除这些条件带来的影响，我们将SAW器件中的一个通道上的延迟线涂覆气体敏感吸附膜作为敏感通道，另一个通道上不涂覆敏感膜作为参比通道。环境因素对两个通道的影响基本上是一样的，所以利用混频器将两个信号进行混频处理后，就能消除环境因素对SAW气体传感器的影响。工作时将端口RF及LO端口的输入频率进行比较算出其差频，然后将差频信号从端口IF输出。如图3，低通滤波电路采用二阶低通滤波器，混频电路其输出信号往往存在杂波，而信号中有用的部分为低频信号部分，所以还应将信号进行低通滤波处理，这样可以去掉信号中不必要的高频成分，降低采样频率，避免频率混淆，去掉高频干扰。低通滤波器是指让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。滤波器阶数不同，其性能也不同。如图4，低频放大电路利用加法器原理，将低通滤波后的信号处于正电压下放大。由于低通滤波电路中引进了正反馈，所以整个电路的增益受到一定的限制.为了便于信号的采集，还需将信号进行低频放大。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SAW气体传感器电路，其特征是：所述的SAW气体传感器电路采用双延迟线型SAW器件结构，其中一个通道为敏感通道，另一个通道为参比通道。

【技术特征摘要】
1.一种SAW气体传感器电路，其特征是：所述的SAW气体传感器电路采用双延迟线型SAW器件结构，其中一个通道为敏感通道，另一个通道为参比通道。2.根据权利要求1所述的一种SAW气体传感器电路，其特征是：所述SAW气体传感器电路包括信号放大电路、功率分配及混频电路、低通滤波电路、低频放大电路。3.根据权利要求1所述的一种SAW气体传感器电路，其特征是：所述的信号放大电路使用SGA-6389信号放大器，这种放大器是一种高性能的硅锗异质结双极晶体管集成放大器。4.根据权利要求1所述的一种SAW气体传感器电路，其特征是：所述的功率分配及混频电路采用选择SBTC-2-10功率分配器和ADE-5混频器...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏莹，
申请(专利权)人：魏莹，
类型：发明
国别省市：辽宁,21