一种环境气体质量监测用传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种环境气体质量监测用传感器，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。

【技术实现步骤摘要】
一种环境气体质量监测用传感器
本技术属于环境监测
，具体涉及一种环境气体质量监测用传感器。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术的有益效果是：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，本技术还可以做如下改进。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。进一步，所述内方形金属微带环和所述金属连接微带均设有两个，两个所述内方形金属微带环与两个所述金属连接微带一一对应，两个所述内方形金属微带环相对设置在所述外方形金属微带环的边角处。采用上述进一步方案的有益效果是：对反射波增强效果更好。进一步，所述内方形金属微带环的边长为5-12mm，宽度为1-5mm；所述金属连接微带的长度为1-5mm，宽度为1.5-3mm。采用上述进一步方案的有益效果是：避免整个传感器尺寸过大。进一步，所述外方形金属微带环的边长为15-25mm，宽度为1-6mm。采用上述进一步方案的有益效果是：避免整个传感器尺寸过大。进一步，所述间隙的宽度为0.1-3mm。采用上述进一步方案的有益效果是：此范围内寄生谐振腔对平面微带偶极子天线产生的反射波的增强效果较好。进一步，所述平面微带偶极子天线包括两根微带偶极子，两根所述微带偶极子之间设有馈电点，所述馈电点的一端穿过所述介质基板，并穿出所述壳体的底端，两根所述微带偶极子通过所述馈电点接收微波。采用上述进一步方案的有益效果是：设置两根微带偶极子从而能够增加反射波的输出，使得其在寄生谐振腔内增强的效果更好进一步，两根所述微带偶极子呈四方形弯折，两根所述微带偶极子的长度为30-50mm，宽度为6-10mm。采用上述进一步方案的有益效果是：能够减小占地面积，缩小传感器的整体尺寸，利于集成化。进一步，所述敏感介质层的厚度为0.5-2mm。采用上述进一步方案的有益效果是：对环境中有毒有害气体吸附效果好，又不会增加传感器的厚度。本技术还提供一种采用如上述的环境气体质量监测用传感器的检测方法，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平面微带偶极子天线连通；S2、所述微波发生器产生微波，微波传输到所述平面微带偶极子天线，所述平面微带偶极子天线接收到微波后产生反射波，并向外散射，所述反射波产生谐振，所述反射波的谐振在所述寄生谐振腔内增大；S3、检测步骤S2产生的反射波的反射系数和谐振频率，得到标准反射系数和标准谐振频率，绘制标准谐振频率与标准反射系数的标准关系曲线，得出标准谐振频点；S4、将所述环境气体质量监测用传感器置于待监测环境中，检测得到后置反射系数和后置谐振频率，根据所述后置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，若监测到有害气体排放时，则所述后置谐振频点发生偏移，反之则未检测到有害气体排放。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，相对于现有的监测手段来说，对环境中有毒有害气体的监测更灵敏，时效性更好，能够及时得到反馈。附图说明图1为本技术监测用传感器的立体结构示意图；图2为本技术监测用传感器的俯向剖视图；图3为本技术监测用传感器的正向剖视图；图4为本技术监测用传感器样品的反射系数和谐振频率的关系曲线图；图5为本技术对比样品的反射系数和谐振频率的关系曲线图；图6为本技术监测用传感器样品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、开口，3、敏感介质层，4、外方形金属微带环，5、介质基板，6、微带偶极子，7、内方形金属微带环，8、金属连接微带，9、馈电点，10、间隙。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例如图1-图3所示，本实施例提供一种环境气体质量监测用传感器，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境气体质量监测用传感器，其特征在于，包括：/n壳体(1)，所述壳体(1)的顶端设有开口(2)；/n介质基板(5)，所述介质基板(5)固定设在所述壳体(1)内；/n平面微带偶极子(6)天线，所述平面微带偶极子(6)天线固定连接在所述介质基板(5)的表面；/n寄生谐振腔，所述寄生谐振腔固定连接在所述介质基板(5)的上表面，所述平面微带偶极子(6)天线位于所述寄生谐振腔内；/n敏感介质层(3)，所述敏感介质层(3)铺设在所述介质基板(5)、所述平面微带偶极子(6)天线和所述寄生谐振腔的上表面，所述敏感介质层(3)部分经所述开口(2)裸露在外。/n

【技术特征摘要】
1.一种环境气体质量监测用传感器，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)的顶端设有开口(2)；
介质基板(5)，所述介质基板(5)固定设在所述壳体(1)内；
平面微带偶极子(6)天线，所述平面微带偶极子(6)天线固定连接在所述介质基板(5)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(5)的上表面，所述平面微带偶极子(6)天线位于所述寄生谐振腔内；
敏感介质层(3)，所述敏感介质层(3)铺设在所述介质基板(5)、所述平面微带偶极子(6)天线和所述寄生谐振腔的上表面，所述敏感介质层(3)部分经所述开口(2)裸露在外。


2.根据权利要求1所述的环境气体质量监测用传感器，其特征在于，所述寄生谐振腔包括外方形金属微带环(4)、内方形金属微带环(7)和金属连接微带(8)，所述内方形金属微带环(7)置于所述外方形金属微带环(4)内侧，所述金属连接微带(8)的一端与所述内方形金属微带环(7)的外壁固定连接，另一端与所述外方形金属微带环(4)的内壁固定连接，所述外方形金属微带环(4)、所述内方形金属微带环(7)和所述金属连接微带(8)均与所述介质基板(5)的表面固定连接，所述平面微带偶极子(6)天线设在所述外方形金属微带环(4)内侧，所述内方形金属微带环(7)的一侧外壁与所述平面微带偶极子(6)天线的一侧外壁设有间隙(10)，所述内方形金属微带环(7)的一侧外壁与所述平面微带偶极子(6)天线的一侧外壁通过所述间隙(10)耦合。


3.根据权利要求2所述的环境气体质量监测...

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