一种双通道声表面波器件测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双通道声表面波器件测试装置，包括本体、频率计数器、稳压电源以及电压信号采集器，本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔以及与气体反应腔连通的进气孔和出气孔，气体反应腔上设有用于密封的上盖板；本体内设有两个信号检测位，其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器，另一个信号检测位连接频率计数器；一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管，铜套管的顶端与气体反应腔的底面齐平，每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头，本体内铜套管与同轴电缆连接头的位置设为屏蔽腔；连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴电缆连接头，一个连接稳压电源，另一个连接电压信号采集器。
【专利说明】一种双通道声表面波器件测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器检测装置，特别是一种双通道声表面波器件测试装置。
【背景技术】
[0002]目前，声表面波气体传感器主要由叉指换能器，气敏薄膜，压电基底构成。传感器工作时，主要通过在压电基底上的叉指换能器，进行的由电到弹性波再到电的能量转换。当其能量处于弹性波阶段时，声表面波经过敏感薄膜时，由于敏感薄膜对气体的吸附，致使薄膜的杨氏模量，体积，电导率等发生变化，从而使弹性波的频率和器件的电阻发生变化。通过对频率或电阻变化量进行检测即可得知气体浓度的变化。
[0003]传感器的激励需要高频信号，而高频信号极易互相干扰产生无线电发射效应，因此对声表面波器件的测试需要有良好的接地和屏蔽。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种双通道声表面波器件测试装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种双通道声表面波器件测试装置，包括本体、频率计数器、稳压电源以及电压信号采集器，本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔以及与气体反应腔连通的进气孔和出气孔，气体反应腔上设有用于密封的上盖板；本体内设有两个信号检测位，其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器，另一个信号检测位连接频率计数器；
[0006]一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管，铜套管的顶端与气体反应腔的底面齐平，每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头，本体内铜套管与同轴电缆连接头的位置设为屏蔽腔；
[0007]连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴电缆连接头，一个连接稳压电源，另一个连接电压信号采集器；
[0008]连接频率计数器的信号检测位的两个同轴电缆连接头同时连接频率计数器；
[0009]所述电压信号采集器和频率计数器同时连接计算机。
[0010]本发明中，所述气体反应腔的底面对应声表面波器件的位置设有凹槽，凹槽内由上至下依次设有导热硅胶片，微加热板以及石棉，其中微加热板通过导线引出本体连接一温控仪。
[0011]本发明中，所述铜套管外嵌套有聚四氟乙烯套。
[0012]本发明中，所述上盖板与本体之间设有密封橡胶垫圈。
[0013]本发明中，所述气体反应腔内填充有聚四氟乙烯填充物。聚四氟乙烯填充物前后两端开有连通进气孔和出气孔的气体流向引导槽，聚四氟乙烯填充物上表面还有两个热电偶探头插入孔以及热电偶探头引线放置槽，热电偶探头引线引出连接至电压信号采集器。
[0014]本发明用于含直流信号和射频信号并且是对一定浓度气体进行测试的声表面波器件中，而且该装置还能满足器件温度加热测试需求。
[0015]本发明的测试装置具有双通道的测试功能，每个通道都含有独立的声表面波器件，可采用控制变量法，同时测得声表面波器件的两种响应，并进行对比，可对实验结果提供一个全面详尽的数据参考。
[0016]本发明的优点:1，该声表面波气体测试装置具有双通道结构，可分别对声表面波器件的质量效应和器件的电导率效应进行测量对比。2，该夹具更换器件方便且接触可靠。3，屏蔽腔设计巧妙完全适合短距离TO系列引脚信号的隔离。4，该夹具较为紧凑小巧易携带。5，夹具气腔在抽真空状态下，能保持5小时气压不变，密封性能较好。6，该夹具除加热引出线较难拆除，其余均采用螺纹和嵌套连接，更换拆除均很方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0018]图1为本发明总体结构示意图。
[0019]图2为测试装置剖视示意图。
[0020]图3为测试装置剖视局部放大示意图。
[0021]图4为测试装置(不带TO管座)俯视图。
[0022]图5为测试装置(带TO管座)俯视图。
【具体实施方式】
[0023]本发明公开一种双通道声表面波器件测试装置，包括本体、频率计数器、稳压电源以及电压信号采集器，本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔以及与气体反应腔连通的进气孔和出气孔，气体反应腔上设有用于密封的上盖板；本体内设有两个信号检测位，其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器，另一个信号检测位连接频率计数器；一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管，铜套管的顶端与气体反应腔的底面齐平，每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头，本体内铜套管与同轴电缆连接头的位置设为屏蔽腔；连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴电缆连接头，一个连接稳压电源，另一个连接电压信号采集器；连接频率计数器的信号检测位的两个同轴电缆连接头，同时连接频率计数器；所述电压信号采集器和频率计数器同时连接计算机。
[0024]所述气体反应腔的底面对应声表面波器件的位置设有凹槽，凹槽内由上至下依次设有导热硅胶片，微加热板以及石棉，其中微加热板通过导线弓I出本体连接一温控仪。
[0025]所述铜套管外嵌套有聚四氟乙烯套。
[0026]所述上盖板与本体之间设有密封橡胶垫圈。
[0027]所述气体反应腔内填充有聚四氟乙烯填充物。填充物的下表面也开有一个凹面，这个凹面是为了防止填充物压到声表面波器件。
[0028]进气孔和出气孔为直径为3mm的气体通道孔。气体反应腔的密封的上盖板可有效阻隔外界对内部声表面波器件的电磁干扰。同时也为气体的传入与传出提供一个密闭通道。气体反应腔底面还开有直径为1_与TO管座引脚对应的6个盲孔。[0029]夹具主体底部开有四个高频信号屏蔽腔，他们之间相互隔绝且为圆柱形，可减少含有尖端形状的产生。同时夹具主体左右也分别开有两个方板同轴电缆连接头内芯端通孔，该孔与对应的屏蔽腔相同。方板同轴电缆连接头内芯端可插入该孔，紧固方板同轴电缆连接头周围的四个螺丝可将方板同轴电缆连接头固定于夹具主体上。
[0030]本体内铜套管与同轴电缆连接头的屏蔽腔为四个，四个屏蔽腔中两个为一组连通孔从左至右为两个电信号通道，即双通道。四个聚四氟乙烯套管嵌入其中，然后将四个长铜套管装入聚四氟乙烯套管中，长铜套管的底端通过锡焊与长板同轴电缆连接头内芯相连。电信号从方板同轴电缆连接头标准头进入，通过长铜套管传导至器件输入引脚上，套在长铜套管上的聚四氟乙烯套可有效绝缘，避免电信号传导到黄铜制成的夹具主体上。
[0031]实施例
[0032]更具体的说，如图1，2，4所示，包括本体13、频率计数器、稳压电源以及电压信号采集器，本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔6以及与气体反应腔连通的进气孔11和出气孔24。气体反应腔6上设有用于密封的上盖板1，密封橡胶垫圈2设置在盖板下方。本体13内设有两个信号检测位，其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器，另一个信号检测位连接频率计数器。一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头7以及铜套管19，铜套管的顶端与气体反应腔的底面齐平，每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头，本体内铜套管19与同轴电缆连接头14的接触的位置延伸到本体的下端设为开口的屏蔽腔15 ;本体13上的边缘设有直径为2mm的螺纹孔，盖板I和密封橡胶垫圈2对应位置设有螺纹孔，三者通过螺栓固定连接。
[0033]如图1、3所示，TO系列管座4底部有5个长伸出引脚18，其引脚通过如图4所示的2个长铜管19内孔25和周围的3个盲孔23紧密嵌入配合。一个通道内电信号按从左至右的顺序(如图4中箭头所示)，经过同轴电缆连接头7，长铜套管19，TO管座引脚18，金丝连线17，声表面波器件3，金丝连线17，引脚18，长铜套管19，同轴电缆连接头7。TO管座4中传递信号的两个引脚18在安装时都要与各自对应的长铜管套19接触紧密，在长铜管套19外设有聚四氟乙烯套20，其可用来隔绝电信号在传输过程中与夹具本体13的接触。
[0034]在夹具本体13上端气体反应腔6底面上开有深4mm的长方体形凹槽22。凹槽22底部和四周都涂有一层绝缘胶，凹槽22最底层首先放置一片石棉10，它主要起到隔热绝缘作用。在石棉10上方放置微加热板9，金属板9接线端接有加热导线。夹具本体13左侧上方开有一个加热导线引出孔21，连接微加热板9的导线即从该孔21引出，导线周围涂有密封胶，使得导线引出孔21处于密封状态。在微加热板9上还放有一层导热硅胶片8，该硅胶片8导热系数达3W/M.K,主要起到导热绝缘作用。
[0035]如图1所示微加热板9，加热板9相当于一个加热电阻，电流通过时将电能转换为热能，加热导线穿过引出孔21接在温控仪上，通过温控仪即可控制其加热温度。
[0036]如图1总体结构示意图可以清楚的展示各零部件的安装与配合关系。
[0037]夹具的安装顺序如下:先将聚四氟乙烯套20装入聚四氟乙烯套孔5，然后将铜套管19装入聚四氟乙烯套20。将四个方板同轴电缆连接头7的内芯端14分别插入屏蔽腔连通孔12，再分别用M2 X4的螺丝加以紧固，紧固完毕后将长铜套管19的底端用锡焊16与方板同轴电缆连接头内芯14连接。完成上述步骤后，开始安装加热部分，在方形凹槽22内部均匀的涂上一层绝缘胶，先将长方形石棉10按照槽型平放在凹槽22底部，将加热导线线头连接好微加热板9，将连接好导线的加热板9平放于石棉10上，加热导线另一端穿过导线引出孔21连至温控仪，导线引出孔21与导线的接洽处涂上密封胶防止气体泄露。在微加热板9上继续放置导热硅胶片8压紧，可以起到绝缘和导热的作用。接下来安装TO系列管座4，将管座的5个引脚对应着盲孔23和长铜套管19内孔插入即可。然后将橡胶垫圈2按照对应的螺纹孔放置在凸台上边缘，再盖上盖板I。气腔6的进出气孔11可通过铁导管引入气体和接着从出气孔24引出气体，铁导管与气孔11和24的接洽处涂上密封胶进行密封，然后在气腔6中放入声表面波器件，接着将聚四氟乙烯填充物对应着放入，气体通过进气孔11后经过填充物气体引导槽可到达器件表面。在填充物上表面热电偶探头插入孔中插入热电偶探针，用来探测器件3上表面温度，观察器件表面温度与温控仪设定值的温度差值。热电偶引出线沿着引出线槽穿至孔21，连接到外部的电压采集卡上。
[0038]如图4所示，气腔6底端开有六个盲孔23，盲孔的直径为Imm与TO管座系列的引脚直径相同，管座的接地引脚直接嵌入这六个盲孔且与夹具本体13直接接触，大块的黄铜可看成“地”，达到TO管座良好接地。
[0039]该装置的最主要最独特之处是双通道，一通道测器件的质量效应，另一通道测器件的电导率效应。声表面波器件实验无非为两大基础分支，一个为质量效应，一个为电导率效应。因此在此夹具装置上，对通道一构建振荡电路图，首先加入声表面波器件后，通电让整个电路起振，通过频率计数器来记录电路中的频率，通气后，器件的频率会发生变化，然后通过Labview组态软件编程将数据记录下来。对通道二构建如图1所示的电回路，在直流信号的输入端接有带变压器的稳压电源，提供稳定的电压供给，在接收端有Aglient的集成数据采集器，数据采集器包括数据采集卡和后续信号调理电路，数据采集器采集来的电阻变化值通过Aglient自带的软件进行记录和处理。两通道的声表面波器件均以相同材料，规格制成，置于TO管座上。通过同时对两通道的测量，可以观测出器件在气体中是如何发生两种效应变化的。
【权利要求】
1.一种双通道声表面波器件测试装置，其特征在于，包括本体、频率计数器、稳压电源以及电压信号采集器，本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔以及与气体反应腔连通的进气孔和出气孔，气体反应腔上设有用于密封的上盖板；本体内设有两个信号检测位，其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器，另一个信号检测位连接频率计数器； 一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管，铜套管的顶端与气体反应腔的底面齐平，每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头，本体内铜套管与同轴电缆连接头的位置设为屏蔽腔； 连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴电缆连接头，一个连接稳压电源，另一个连接电压信号采集器； 连接频率计数器的信号检测位的两个同轴电缆连接头同时连接频率计数器； 所述电压信号采集器和频率计数器同时连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一种双通道声表面波器件测试装置，其特征在于，所述气体反应腔的底面对应声表面波器件的位置设有凹槽，凹槽内由上至下依次设有导热硅胶片，微加热板以及石棉，其中微加热板通过导线引出本体连接一温控仪。
3.根据权利要求1所述的一种双通道声表面波器件测试装置，其特征在于，所述铜套管外嵌套有聚四氟乙烯套。
4.根据权利要求1所述的一种双通道声表面波器件测试装置，其特征在于，所述上盖板与本体之间设有密封橡胶垫圈。
5.根据权利要求1所述的一种双通道声表面波器件测试装置，其特征在于，所述气体反应腔内填充有聚四氟乙烯填充物。
【文档编号】G01N29/30GK103575812SQ201310559984
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】殷晨波, 顾春虎, 朱亚军, 朱斌, 杨柳 申请人:南京工业大学