本发明专利技术涉及一种压合式声表面波PM2.5监测器，包括温度控制单元、压合式监测探头、气体采集与流量控制单元和数据采集运算单元，其特征在于，压合式监测探头包括：上壳体(1)、密封圈(4)、上压合结构(13)、密封垫(14)、微流通道上层(5)、微流通道下层(12)、下压合结构(23)、下壳体(18)、制冷器(20)、散热器(21)。本发明专利技术的优点为：声表面波芯片可方便更换，监测探头可重复利用、气密性高、一体性强。一体性强。一体性强。
【技术实现步骤摘要】
一种压合式声表面波PM2.5监测器
[0001]本专利技术涉及空气污染物监测领域，特别是涉及一种压合式声表面波PM2.5监测器。
技术介绍
[0002]PM2.5成为近十年来热门议题之一。PM2.5是多重成分的复杂空气污染物，可以通过自然源排放，也可通过人为排放。目前，国际上采用的PM2.5监测原理主要有：重量法、微量振荡天平法、β射线法、光散射法等。
[0003]重量法是最基础的测量方法，也是为自动监测数据提供参考标准的方法，我国目前主要使用重量法对PM2.5进行监测；重量法虽监测精确度较高，但因重量法是一种手工方法，耗费时间较长，故不适用于自动监测网络。微量振荡天平法是一种快速精确的测量方法，微量震荡天平法可自动进行温度、压力补偿，提供高精度测量，但其维护工作量大，且易受到空气湿度影响，所以常需加装动态测量系统监测滤膜来校正误差。β射线法则是根据颗粒物对
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C释放射线的吸收强度进行分析，操作简单，维护工作量小，但测量精度较低。光散射法是基于微粒Mie散射理论实现的，该方法检测PM2.5结果准确性较差，通常需要增加其他辅助方法补偿误差。
[0004]因为声表面波传感器因有体型小、工艺简单、灵敏度高等特点，与PM2.5监测器向着微型化、一体化方向发展的趋势相匹配。专利201610463140.1公开了一种基于声表面波的PM2.5检测器，该检测器包括上壳体、下壳体、虚拟冲击器、声表面波检测器、加热源、左气流通道、中气流通道和右气流通道。当气流流入PM2.5监测器时，通过设置的虚拟冲击器从气流中分离出包含PM2.5粒子的气流，包含PM2.5粒子的气流流入中气流通道，剩余气流从左右气流通道流出，通过加热源产生的热泳场，PM2.5粒子沉积在声表面波监测器上，声表面波检测器通过检测沿其捕获粒子后的表面产生的声表面波传播速度的变化量，以获得该声表面波检测器工作频率的变化量，进而计算得到空气中PM2.5质量浓度。
[0005]但是，现有基于热泳沉积方法的声表面波PM2.5监测器存在气密性和一体性差、无法更换声表面波芯片的问题，同时，微流通道的结合方式常引入如胶体颗粒等杂质污染声表面波芯片，造成监测结果存在一定误差。
技术实现思路
[0006]本专利技术目的在于克服当前热泳沉积方法的声表面波PM2.5监测器存在的声表面波芯片无法更换、监测探头气密性差、易引入杂质颗粒干扰监测结果的问题，从而提供一种压合式声表面波PM2.5监测器，实现了声表面波芯片可方便更换的同时保护探头内部其它关键部件的完整性，监测探头拥有可重复利用、气密性高、一体性强的优点，且监测探头的结合方式避免引入其他杂质颗粒，防止监测结果受到干扰。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种压合式声表面波PM2.5监测器，压合式监测探头由上至下依次包括：上壳体(1)、密封圈(4)、微流通道上层(5)、微流通道下层(12)、上压合结构(13)、密封垫(14)、下压合结构(23)、下壳体(18)；
[0008]所述上壳体(1)上分别设有进气通道接口(2)、出气通道接口(3)，并且所述上壳体(1)内部在所述进气通道接口(2)与出气通道接口(3)对应位置设置密封圈放置槽，密封圈(4)放置于密封槽中；
[0009]所述微流通道上层(5)分别设置有进气口(6)和出气口(7)，与进气通道接口(2)和出气通道接口(3)对应；微流通道上层(5)的下表面制作微热源(8)；
[0010]所述微流通道下层(12)位于微流通道上层(5)下方，上表面制作有虚拟冲击器(9)、微流通道(10)、并开设声表面波芯片放置窗口(11)和微热源引线放置槽(22)；微流通道下层(12)通过键合技术与微流通道上层(5)形成微流通道组合体，微热源(8)引线嵌入所述微热源引线放置槽(22)中；
[0011]所述上压合结构(13)的中间设置微流通道组合体的嵌槽，与微流通道组合体通过涂胶固定，并通过引线连接微热源(8)，在外侧还设置射频连接窗口(24)；
[0012]所述下压合结构(23)在与所述声表面波芯片放置窗口(11)下方对应位置设置声表面波芯片放置槽(16)，声表面波芯片(15)置于所述声表面波芯片放置槽(16)上方，并嵌入声表面波芯片放置窗口(11)中，且在与微流通道下层(12)下方对应位置设置密封垫放置槽(25)，密封垫(14)置于密封垫放置槽(25)中；所述声表面波芯片放置槽(16)两侧设置声表面波芯片连接端口(26)；所述下压合结构(23)在与射频连接窗口(24)对应位置设置射频连接端口(17)；
[0013]所述下壳体(18)与上壳体(1)固定在一起。
[0014]作为上述方案的进一步改进，所述微流通道组合体中的微流通道上层(5)延伸有大于微流通道下层(12)的外沿，所述微流通道下层(12)嵌合于上压合结构(13)的嵌槽中，且通过微流通道上层(5)的外沿固定于上压合结构(13)。
[0015]作为上述方案的进一步改进，所述密封垫放置槽(25)设置于所述虚拟冲击器(9)的区域的外围，其中微流通道下层(12)各边与虚拟冲击器(9)的对应外边缘保持合适距离，增大的面积可以防止因密封垫(14)与微流通道下层(12)的接触面积小而导致微流通道组合体变形、碎裂。
[0016]作为上述方案的进一步改进，所述声表面波芯片使用谐振器结构或延迟线结构，其中，谐振器结构分为单端对谐振器或双端对谐振器，包含单个或多个换能器和反射栅；延迟线结构由输入型换能器和输出型换能器组成。主气流中颗粒物在热泳力作用下沉积在声表面波芯片表面的敏感区域，干扰声表面波在压电基片上的传播，使声速改变，进而导致声表面波芯片的频率改变，实现对颗粒质量的检测。
[0017]作为上述方案的进一步改进，所述微流通道上层(5)通过硅
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硅键合方法与所述微流通道下层(12)形成微流通道组合体。
[0018]作为上述方案的进一步改进，所述声表面波芯片放置窗口(11)处于微流通道(10)中，用于容纳声表面波芯片(15)与声表面波芯片连接端口(26)，用于避免压合后声表面波芯片引线触碰微流通道；微热源引线放置槽(22)与声表面波芯片放置窗口(11)重合，宽度与微热源(8)相同。
[0019]作为上述方案的进一步改进，所述下壳体(18)在声表面波芯片放置槽(16)下方对应位置设置制冷器安装窗口(19)，制冷器(20)嵌入所述制冷器安装窗口(19)中并固定在散热器(21)上表面。
[0020]作为上述方案的进一步改进，所述微流通道上层(5)和所述微流通道下层(12)采用非金属材料；所述微热源(8)采用金属材料；所述上壳体(1)和所述下壳体(18)采用耐高温、具有良好机械强度的材料；所述密封圈(4)和密封垫(14)采用耐高温弹性材料。
[0021]作为上述方案的进一步改进，微热源(8)采用MEMS微加工工艺制作，包含加热薄膜电阻、测温薄膜电阻和接触电极；其中加热薄膜电阻充当微流通道(10)的热源，测温薄膜通过电阻值反馈热源本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压合式声表面波PM2.5监测器，包括温度控制单元、压合式监测探头、气体采集与流量控制单元和数据采集运算单元，其特征在于，压合式监测探头由上至下依次包括：上壳体(1)、密封圈(4)、微流通道上层(5)、微流通道下层(12)、上压合结构(13)、密封垫(14)、下压合结构(23)、下壳体(18)；所述上壳体(1)上分别设有进气通道接口(2)、出气通道接口(3)，并且所述上壳体(1)内部在所述进气通道接口(2)与出气通道接口(3)对应位置设置密封圈放置槽，密封圈(4)放置于密封槽中；所述微流通道上层(5)分别设置有进气口(6)和出气口(7)，与进气通道接口(2)和出气通道接口(3)对应；微流通道上层(5)的下表面制作微热源(8)；所述微流通道下层(12)位于微流通道上层(5)下方，上表面制作有虚拟冲击器(9)、微流通道(10)、并开设声表面波芯片放置窗口(11)和微热源引线放置槽(22)；微流通道下层(12)通过键合技术与微流通道上层(5)形成微流通道组合体，微热源(8)嵌入所述微热源引线放置槽(22)中；所述上压合结构(13)的中间设置微流通道组合体的嵌槽，与微流通道组合体通过涂胶固定，并通过引线连接微热源(8)，在外侧还设置射频连接窗口(24)；所述下压合结构(23)在与所述声表面波芯片放置窗口(11)下方对应位置设置声表面波芯片放置槽(16)，声表面波芯片(15)置于所述声表面波芯片放置槽(16)上方，并嵌入声表面波芯片放置窗口(11)中，且在与微流通道下层(12)下方对应位置设置密封垫放置槽(25)，密封垫(14)置于密封垫放置槽(25)中；所述声表面波芯片放置槽(16)两侧设置声表面波芯片连接端口(26)；所述下压合结构(23)在与射频连接窗口(24)对应位置设置射频连接端口(17)；所述下壳体(18)与上壳体(1)固定在一起。2.根据权利要求1所述的压合式声表面波PM2.5监测器，其特征在于，所述微流通道上层(5)通过硅
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硅键合方法与所述微流通道下层(12)形成微流通道组合体。3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘久玲，陈致远，刘明华，何世堂，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：
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