一种有毒有害气体检测传感器及检测方法技术

本发明专利技术涉及一种有毒有害气体检测传感器及检测方法，属于气体检测技术领域。本有毒有害气体检测传感器，包括：壳体，壳体顶端为敞口；介质基板，介质基板水平设置，介质基板设置在壳体内，介质基板的下表面与壳体的底端内壁固定连接；敏感介质膜，敏感介质膜固定连接在介质基板的上表面；人工等离激元体谐振器，人工等离激元体谐振器固定连接在敏感介质膜上；金属微带传输带，金属微带传输带的一端与人工等离激元体谐振器固定连接并电连接，另一端穿过壳体，金属微带传输带固定连接在敏感介质膜上。本气体检测传感器体积小、功耗低、抗外界干扰能力强以及易于集成，同时检测灵敏度高。

A kind of poisonous and harmful gas detection sensor and detection method

【技术实现步骤摘要】
一种有毒有害气体检测传感器及检测方法
本专利技术属于气体检测
，具体涉及一种有毒有害气体检测传感器及检测方法。
技术介绍
随着生活水平的日益提升，建筑装饰越来越多进入人们的生活中，通过装饰能够提高人们的居住生活品质，但是伴随而来的是装饰材料中含有的大量有毒有害物质，随着人们对此关注度日益增加，从而建筑家装领域对环保材料的要求日益提升，市场对各类高灵敏度有毒有害气体传感器的需求量迅猛增长。目前气体传感器主要有半导体气体传感器、电化学气体传感器和红外线气体传感器。上述几种传感器均存在检测稳定性差，检测灵敏度不高等问题，从而造成对有毒有害气体检测不准确，影响居住人的身体情况。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种有毒有害气体检测传感器及检测方法，能够高精度的检测有毒有害气体，检测稳定性好，同时气体检测传感器体积小、功耗低、抗外界干扰能力强以及易于集成。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种有毒有害气体检测传感器，包括：壳体，所述壳体顶端为敞口；介质基板，所述介质基板水平设置，所述介质基板设置在所述壳体内，所述介质基板的下表面与所述壳体的底端内壁固定连接；敏感介质膜，所述敏感介质膜固定连接在所述介质基板的上表面；人工等离激元体谐振器，所述人工等离激元体谐振器固定连接在所述敏感介质膜上；金属微带传输带，所述金属微带传输带的一端与所述人工等离激元体谐振器固定连接并电连接，另一端穿过所述壳体，所述金属微带传输带固定连接在所述敏感介质膜上。本专利技术的有益效果是：通过敏感介质膜吸附有毒有害气体从而改变整个气体检测传感器的介电常数，再通过向人工等离激元体谐振器发送微波，人工等离激元体谐振器接收微波后产生谐振并散射出传输波，通过对人工等离激元体谐振器的谐振频率与输入反射系数关系得到谐振频点，而谐振频点跟随介电常数的变化会发生偏移，当谐振频点发送漂移时，即说明检测到有毒有害气体，通过本气体检测传感器对有毒有害气体的检测灵敏度高，检测准确性高，同时本气体检测传感器结构小，能够很好的与其他微波电路集成，能够更好的适用于如今物联网的大环境中。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述人工等离激元体谐振器包括金属微带圆环和多个金属条，所述金属微带圆环内为谐振腔，多个所述金属条位于所述谐振腔内，并绕所述金属微带圆环的圆心成环形放射状分布，多个所述金属条的一端与所述金属微带圆环的内环壁固定连接，多个所述金属条的另一端绕所述金属微带圆环的圆心形成圆形空隙，所述圆形空隙的圆心与所述金属微带圆环的圆心重合，两两所述金属条之间均留有间隙，所述间隙均与所述圆形空隙连通。采用上述进一步方案的有益效果是：通过将多个金属条绕金属微带圆环的圆心环状分布，能够将电磁场束缚在谐振腔中，能够大大降低外界电磁信号对气体检测传感器的干扰，能够进一步提高检测精度。进一步，所述圆形空隙的直径为2-10mm。采用上述进一步方案的有益效果是：提高对电磁场的束缚，增加抗干扰能力。进一步，所述金属微带圆环的外径为10-30mm，所述金属微带圆环的内径为6-28mm。采用上述进一步方案的有益效果是：适用于不同大小环境中检测。进一步，所述金属条为扇形，所述金属条的边长为2-9mm，所述金属条的弧形边与所述金属微带圆环的内环壁固定连接，所述金属条对应的圆心角为10°-30°，所述金属条的个数为12-36个，所述间隙的个数为12-36个。采用上述进一步方案的有益效果是：对电磁场的束缚效果更好，更能够提高气体检测传感器的检测灵敏度。进一步，所述敏感介质膜的厚度为0.02-0.1mm，所述敏感介质膜的形状与所述人工等离激元体谐振器和所述金属微带传输带的形状一致。采用上述进一步方案的有益效果是：利于敏感介质膜吸附有毒有害气体。进一步，所述敏感介质膜为氧化锡膜。采用上述进一步方案的有益效果是：通过氧化锡膜能够吸附大多数有毒有害物质。进一步，还包括金属基板，所述金属基板固定设在所述介质基板的下表面和所述壳体底端内壁之间。采用上述进一步方案的有益效果是：提高介质基板与壳体的连接强度。进一步，所述介质基板的厚度为0.2-0.8mm。采用上述进一步方案的有益效果是：提高整个气体检测传感器的强度。本专利技术还提供一种采用如上述的有毒有害气体检测传感器的检测方法，包括以下步骤：S1、取微波发生器，将所述微波发生器的输出端与所述金属微带传输带连通；S2、所述微波发生器产生微波，微波经所述金属微带传输带传递到所述人工等离激元体谐振器，所述人工等离激元体谐振器产生谐振，并向外散射传输波；S3、检测步骤S2产生的传输波的输入反射系数和所述人工等离激元体谐振器的谐振频率，得到标准输入反射系数和标准谐振频率，绘制标准谐振频率与标准输入反射系数标准关系曲线，得出标准谐振频点；S4、将所述气体检测传感器置于待检测环境中一段时间后，检测得到后置输入反射系数和后置谐振频率，根据所述后置输入反射系数和所述后置谐振频率绘制出后置关系曲线，得出后置谐振频点；S5、对比步骤S3得到的所述标准谐振频点和步骤S4得到的所述后置谐振频点，观察所述后置谐振频点是否发生偏移，若检测到有毒有害气体时，所述后置谐振频点发生偏移，反之则未检测到有毒有害气体。本检测方法的有益效果是：通过本检测方法检测有毒有害气体更方便，相对于现有的检测方法来说，检测效率高，同时检测精度高。附图说明图1为本专利技术气体检测传感器俯视图；图2为本专利技术气体检测传感器正面剖视图；图3为本专利技术输入反射系数和谐振频率的关系曲线图；图4为本专利技术气体检测传感器的工作状态电场分布图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、壳体，2、介质基板，3、金属微带传输带，4、金属微带圆环，5、金属条，6、间隙，7、圆形空隙，8、敏感介质膜，9、金属基板。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例如图1-图2所示，本实施例提供一种有毒有害气体检测传感器，包括：壳体1，介质基板2，敏感介质膜8，人工等离激元体谐振器和金属微带传输带3。壳体1顶端为敞口，其中壳体1为长方形，壳体1用于放置介质基板2、敏感介质膜8、人工等离激元体谐振器和金属微带传输带3，从而对壳体1内的部件进行保护。介质基板2水平设置，介质基板2设置在壳体1内，介质基板2的下表面与壳体1的底端内壁固定连接。敏感介质膜8固定连接在介质基板2的上表面。其中敏感介质膜8用于吸附环境中有毒有害气体，其中敏感介质膜8上的介质不同，针对吸附的有毒有害气体不同，从而能够实现对不同有毒有害气体的检测。人工等离激元体谐振器固定连接在敏感介质膜8上。金属微带传输带3的一端与人工等离激元体谐振器固定连接并电连接，另一端穿过壳体1的侧壁，用于方便与微波发生器进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有毒有害气体检测传感器，其特征在于，包括：/n壳体(1)，所述壳体(1)顶端为敞口；/n介质基板(2)，所述介质基板(2)水平设置，所述介质基板(2)设置在所述壳体(1)内，所述介质基板(2)的下表面与所述壳体(1)的底端内壁固定连接；/n敏感介质膜(8)，所述敏感介质膜(8)固定连接在所述介质基板(2)的上表面；/n人工等离激元体谐振器，所述人工等离激元体谐振器固定连接在所述敏感介质膜(8)上；/n金属微带传输带(3)，所述金属微带传输带(3)的一端与所述人工等离激元体谐振器固定连接并电连接，另一端穿过所述壳体(1)，所述金属微带传输带(3)固定连接在所述敏感介质膜(8)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种有毒有害气体检测传感器，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)顶端为敞口；
介质基板(2)，所述介质基板(2)水平设置，所述介质基板(2)设置在所述壳体(1)内，所述介质基板(2)的下表面与所述壳体(1)的底端内壁固定连接；
敏感介质膜(8)，所述敏感介质膜(8)固定连接在所述介质基板(2)的上表面；
人工等离激元体谐振器，所述人工等离激元体谐振器固定连接在所述敏感介质膜(8)上；
金属微带传输带(3)，所述金属微带传输带(3)的一端与所述人工等离激元体谐振器固定连接并电连接，另一端穿过所述壳体(1)，所述金属微带传输带(3)固定连接在所述敏感介质膜(8)上。


2.根据权利要求1所述的有毒有害气体检测传感器，其特征在于，所述人工等离激元体谐振器包括金属微带圆环(4)和多个金属条(5)，所述金属微带圆环(4)内为谐振腔，多个所述金属条(5)位于所述谐振腔内，并绕所述金属微带圆环(4)的圆心成环形放射状分布，多个所述金属条(5)的一端与所述金属微带圆环(4)的内环壁固定连接，多个所述金属条(5)的另一端绕所述金属微带圆环(4)的圆心形成圆形空隙(7)，所述圆形空隙(7)的圆心与所述金属微带圆环(4)的圆心重合，两两所述金属条(5)之间均留有间隙(6)，所述间隙(6)均与所述圆形空隙(7)连通。


3.根据权利要求2所述的有毒有害气体检测传感器，其特征在于，所述圆形空隙(7)的直径为2-10mm。


4.根据权利要求2所述的有毒有害气体检测传感器，其特征在于，所述金属微带圆环(4)的外径为10-30mm，所述金属微带圆环(4)的内径为6-28mm。


5.根据权利要求2所述的有毒有害气体检测传感器，其特征在于，所述金属条(5)为扇形，所述金属条(5)的边长为2-9mm，所述金属条(5)的弧形边与所述金属微带圆环(4)的内环壁固定连接，所述金属条(5)对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明哲，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52