一种气体传感器制造技术

本申请提供一种气体传感器

【技术实现步骤摘要】
一种气体传感器、电池包、气体检测方法和激发方法


[0001]本申请涉及气体检测领域，特别涉及一种气体传感器
、
电池包
、
气体检测方法和激发方法
。

技术介绍

[0002]在工业发展的过程中，不可避免的会产生各种废气，例如：氮化合物
、
硫化物
、
碳化物和挥发性有机化合物气体等
。
这些工业废气对环境安全和人体健康构成严重威胁，因此，气体检测在工业领域发挥着重要作用
。
在农业生产
、
医疗卫生中，气体检测也发挥着重要作用，例如在温室大棚种植中，化肥的播撒等操作造成了有害气体的聚集，对农作物的生长以及工作人员的健康造成了安全隐患
。
在生活中，由于室内燃气浓度超过安全值而导致爆炸的事件也常有发生，对人们生活造成巨大威胁，因此气体检测在日常生活中也是极为重要的
。
此外，随着新能源电池的大量普及，电池安全问题受到广泛的关注
。
锂离子电池热失控时，内部会发生一系列的化学反应，释放出大量的热量及气体
(
主要为
CO2、CO、H2和
CH4等
)
，不仅对人体和环境造成危害，同时还有燃烧爆炸的风险
。
通过在电池包中集成微型气体传感器，监测电池的健康状况，可有效起到故障诊断
、
预警，避免电池热失控情况
。
[0003]在众多的气体传感器中，金属氧化物气体传感器以其灵敏度高
、
价格低廉
、
制作简单
、
体积小等众多优点已发展成为世界上应用最广泛的气体传感器之一
。
但是，目前的金属氧化物气体传感器一般都需要在高温的激发下才能与待测气体发生反应，才能实现气体检测，因此，现有的气体传感器一般都需要集成加热装置
。
由于高温才能激发起敏感特性用于气体检测，那么在易燃易爆炸的工况中显然该基于热激发的金属氧化物气体传感器是不适用的，很容易造成安全事故
。
此外，由于在过高的工作温度下，会导致功耗较大
。
另外，由于其需要集成加热装置，则不利于大规模集成
。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的以上问题，本申请提供一种气体传感器
、
电池包
、
气体检测方法和激发方法，通过高频声波代替高温来激发金属氧化物敏感层的传感特性，从而通过金属氧化物敏感层的传感特性实现气体检测，本申请提供的气体传感器在被激发的过程不会带来高温，因此可以适用于多种工况，包括易燃易爆炸等工况中，另外，本申请提供的气体传感器还具有降低功耗
、
便于大规模集成的效果
。
[0005]为了达到上述目的，本申请一方面提供了一种气体传感器，包括：声波谐振器，用于在被激励时产生高频声波；金属氧化物敏感层，贴附于所述声波谐振器的第一区域，所述金属氧化物敏感层用于在所述高频声波的激发下进行气体检测；其中，所述第一区域为受所述声波谐振器产生的高频声波影响的区域；电极，与所述金属氧化物敏感层连接，用于输出所述金属氧化物敏感层的电信号变化；基底层，用于为所述声波谐振器
、
所述金属氧化物敏感层
、
和
/
或所述电极提供支撑
。
[0006]由上，本申请提供的气体传感器是将传感器中的声波谐振器作为执行器件来替代
现有技术中的激励源，将金属氧化物敏感层作为传感器件，通过高频声波激发金属氧化物敏感层的传感特性，从而实现对气体检测
。
基于本申请提供的气体传感器，由于不需要高温加热来激发，因此可以适用于易燃易爆炸的环境进行气体检测，具有重要的应用价值和广泛的使用前景
。
声学激发金属氧化物的传感方式，还提高了传感灵敏度，加快了传感器的恢复时间，降低了功耗
。
再者，本申请提供的气体传感器，通过高频声波激发金属氧化物敏感层的传感特性，提高了传感特性的灵敏度
。
[0007]作为第一方面一种可选的实现方式，所述声波谐振器包括：体声波谐振器
、
或者表面声波谐振器
。
[0008]由上，本申请提供的气体传感器中的声波谐振器可以选用体声波谐振器或者表面声波谐振器，丰富了谐振器的可选类型
。
[0009]作为第一方面一种可选的实现方式，当所述声波谐振器为体声波谐振器时：所述金属氧化物敏感层贴附于所述声波谐振器的上表面；其中，所述声波谐振器的上表面为背离所述基底层的表面
。
[0010]作为第一方面一种可选的实现方式，当所述声波谐振器为体声波谐振器时：在所述基底层设有一开口，所述金属氧化物敏感层贴附于所述声波谐振器的下表面，通过所述开口暴露所述金属氧化物敏感层的至少一部分；其中，所述声波谐振器的下表面为靠近所述基底层的表面
。
[0011]由上，由于体声波产生的是纵向声波，因此将金属氧化物敏感层贴附于声波谐振器的上表面或下表面，可以尽可能的发挥其传感特性
。
另外，当金属氧化物敏感层贴附与声波谐振器的下表面时，需要在基底层设置一开口，从而使金属氧化物敏感层的至少一部分暴露于空气和
/
或被测气体中，从而可以使金属氧化物敏感层在遇到气体使发生反应，引起电信号的变化
。
[0012]作为第一方面一种可选的实现方式，当所述声波谐振器为体声波谐振器时：所述金属氧化物敏感层的面积至少有一部分覆盖所述声波谐振器产生的高频声波影响区域的面积
。
[0013]由上，由于体声波谐振器产生的声波是纵波，因此，金属氧化物敏感层的面积一般不大于声波谐振器产生的高频声波影响区域的面积
。
[0014]作为第一方面一种可选的实现方式，所述金属氧化物敏感层包括由不同金属氧化物材料制成的多个敏感区域，每个敏感区域连接一对电极
。
[0015]由上，通过将金属氧化物敏感层做成由不同金属氧化物材料制成的多个敏感区域，从而可以实现一个传感器对多种气体的检测
。
[0016]作为第一方面一种可选的实现方式，所述声波谐振器所产生的高频声波的频率可调
。
[0017]本申请第二方面提供一种电池包，包括：壳体，内部封装有至少一个电池单元；壳体内部具有排气通道，所述电池单元的排气可经所述排气通道和壳体的排气口排出；至少一个权利要求1‑7任一项所述的气体传感器，设置于所述电池单元的排气处
、
或所述排气通道
、
或所述壳体的排气口处
。
[0018]由上，通过将该气体传感器设置于电池包的各排气处，可以实现对电池包的安全或性能的检测，从而保证了用电安全
。
[0019]本申请第三方面提供一种气体检测方法，包括：使上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种气体传感器，其特征在于，包括：声波谐振器，用于在被激励时产生高频声波；金属氧化物敏感层，贴附于所述声波谐振器的第一区域，所述金属氧化物敏感层用于在所述高频声波的激发下进行气体检测；其中，所述第一区域为受所述声波谐振器产生的高频声波影响的区域；电极，与所述金属氧化物敏感层连接，用于输出所述金属氧化物敏感层的电信号变化；基底层，用于为所述声波谐振器
、
所述金属氧化物敏感层
、
和
/
或所述电极提供支撑
。2.
根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述声波谐振器包括：体声波谐振器
、
或者表面声波谐振器
。3.
根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，当所述声波谐振器为体声波谐振器时：所述金属氧化物敏感层贴附于所述声波谐振器的上表面；其中，所述声波谐振器的上表面为背离所述基底层的表面
。4.
根据权利要求2或3所述的传感器，其特征在于，当所述声波谐振器为体声波谐振器时：在所述基底层设有一开口，所述金属氧化物敏感层贴附于所述声波谐振器的下表面，通过所述开口暴露所述金属氧化物敏感层的至少一部分；其中，所述声波谐振器的下表面为靠近所述基底层的表面
。5.
根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，当所述声波谐振器为体声波谐振器时：所述金属氧化物敏感层的面积至少有一部分覆盖所述声波谐振器产生的高频声波影响区域的面积
。6.
根据权利要求2或4所述的传感器，其特征在于，所述金属氧化物敏感层包括由不同金属氧化物材料制成的多个敏感区域，每个敏感区域连接一对电...

【专利技术属性】
技术研发人员：段学欣，李璐，常烨，李全宁，陈雪娇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：