一种集成式气体传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种集成式气体传感器。

背景技术：

气态环境中物质的检测在包括汽车、医疗、环境或化学领域的若干领域中是至关重要的。气体传感器是用于检测诸如上述气态环境中一种到多种气体的装置。

现有气体传感器大都依赖于材料诸如金属氧化物的导电性的变化，或因感兴趣的物质的催化反应所致的变化。这些系统具有选择性差、高噪声和反应缓慢的缺点，测量结果的准确性较差。

因此，亟待开发设计一种带有机械性能和热稳定性能优异的腔室结构的气体传感器，并在该气体传感器的腔室结构中维持恒定的气体浓度，以提高气体浓度测量的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种集成式气体传感器，能够解决现有气体传感器存在的上述缺点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种集成式气体传感器，包括矩形的腔室，所述腔室通过其上的进气口和出气口与气体连通；所述腔室的外周及内周镀有功能性涂层；所述腔室的两个相对的端部分别为检测器侧和信号源侧，所述检测器侧上安装有检测器PCB，所述检测器PCB上集成有检测器，所述检测器PCB与CPU和接口PCB连接；所述信号源侧安装有信号源。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述CPU和接口PCB安装在所述腔室的侧面。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述腔室的长度大于等于20mm。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述进气口和出气口分别安装在所述腔室顶部的两端，所述腔室底部的两端还安装有装配螺栓。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述集成式气体传感器还包括信号源PCB和温度传感器，所述信号源PCB安装在所述信号源侧，所述温度传感器安装在所述信号源PCB上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述腔室的长度为10～20mm，所述CPU和接口PCB安装在所述腔室的顶部，其长度大于所述腔室的长度，所述腔室位于所述CPU和接口PCB的一端，所述CPU和接口PCB上靠近所述腔室的一端还带有接线盒。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述进气口和出气口分别安装在所述腔室的两个相对的端部，所述进气口和出气口所在的直线与所述检测器侧和信号源侧所在的直线相垂直；所述腔室的底部的两端还安装有装配螺栓。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述集成式气体传感器还包括温度传感器，所述温度传感器与所述检测器PCB连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述集成式气体传感器还包括环境压力传感器，所述环境压力传感器安装在所述CPU和接口PCB上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述集成式气体传感器还包括腔室压力传感器和加热装置；其中，所述腔室压力传感器安装在所述腔室外，并与所述CPU和接口PCB连接；所述加热装置安装在所述腔室外，并通过所述CPU和接口PCB进行开关控制。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种集成式气体传感器，结构设计合理，适合集成安装，安装简便，且稳固性好；其矩形的腔室结构，具有优异的机械性能和热稳定性，即使被加热，其在任意方向上的膨胀效果相同，其由温度变化引起的尺寸改变不产生与信号路径相关的弯曲效应，保证了其内部信号测量结果的准确性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一种集成式气体传感器的实施例1的立体结构示意图；

图2是本实用新型一种集成式气体传感器的实施例2的立体结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1.进气口，2.出气口，3.信号源PCB，4.检测器PCB，5.温度传感器，6.信号源侧，7.检测器侧，8.腔室，9.CPU和接口PCB，10.装配螺栓，11.接线盒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例包括：

实施例1

本实用新型揭示了一种集成式气体传感器，包括矩形的腔室8，所述腔室8通过其上的进气口1和出气口2与气体连通。所述进气口1和出气口2分别位于所述腔室8顶部的两端。该矩形腔室8的外周及内周镀有功能性涂层，功能涂层的作用是反射信号，并对腔室8进行防腐蚀保护，另外，涂层的种类可以根据气体的类别进行更换，并以不同的颜色进行标识。

另外，基于技术或使用原因，进气口及出气口可以位于不同的方位。比如进气口和出气口位于相对的腔室壁面上，两者可以共直线，也可以不在一条直线上，或者进气口和出气口分别位于腔室的相邻壁面上等。

所述腔室8的相对的两端为检测器侧7和信号源侧6，所述检测器侧7上安装有检测器PCB 4，所述检测器PCB 4上集成有检测器，所述检测器PCB 4与CPU和接口PCB 9连接，所述信号源侧6安装有信号源PCB 3和信号源（未显示）。所述CPU和接口PCB 9安装在所述腔室8的侧面。

所述腔室8外还带有温度传感器5和环境压力传感器，所述温度传感器5与所述信号源PCB 3连接，所述环境压力传感器安装在所述CPU和接口PCB 9上。

其中，所述温度传感器5用于实时监测集成式气体传感器所处环境的温度，并通过CPU和接口PCB 9将温度传感器实时监测到的温度与实际测量的气体浓度相对应，通过算法，将实际测量的气体浓度换算成校准温度下的气体浓度。通过该温度传感器的设计赋予本实用新型的气体传感器可温度补偿的功能，方便集成式气体传感器在保证精确计算气体浓度的前提下可以在非恒定环境温度的条件下工作，提高使用的便捷性。所述环境压力传感器用于实时测量气体传感器所处环境的压力，以便后续通过算法计算气体浓度时能够补偿压差，提高计算的精确性。

所述腔室8底部的两端还安装有装配螺栓10，该装配螺栓10为塑料材质，起到加强保护腔室结构的机械性能的作用，当用户用螺丝拧在矩形腔室8上时，由于装配螺栓10能够产生形变以抵消螺丝拧紧所产生的拉力，因此有助于提高使腔室8的结构稳固性。

优选地，集成式气体传感器还包括加热装置（未显示），所述加热装置安装在腔室8外，并通过温度控制开关进行控制。加热装置通过温度控制开关来控制加热元器件的开启、关闭及加热温度的设定。该加热装置的加热功能可以根据实际需要进行启用或关闭，其目的是防止腔室内部的湿气凝结，一方面保证腔室不生锈，另一方面确保温度在校准的温度区间。

由于腔室8具有优异的机械性能和热稳定性，热膨胀仅与腔室8有关，而膨胀效果在任意方向上都是相同的，所以即使腔室8被加热，由温度变化产生的腔室8尺寸的改变也不会产生与信号路径相关的弯曲效应，确保了加热不对腔室8内部的信号测量产生影响。

优选地，所述集成式气体传感器还包括腔室压力传感器，所述腔室压力传感器安装在所述腔室8外，该腔室压力传感器与所述CPU和接口PCB 9连接，其作用是实时测量集成式气体传感器腔室8内的压力，以便后续通过算法计算气体浓度时能够补偿环境压差，减小腔室内气体压力变化对测量结果的影响，提高计算的精确性。

优选地，所述集成式气体传感器的腔室8的长度大于等于20mm，优选为20～450mm，所述CPU和接口PCB 9的长度大于所述腔室8的长度。通过增大腔室8的长度以及CPU和接口PCB 9的长度，并在CPU和接口PCB 9上设置相应的功能元件，使本实用新型的集成式气体传感器能够一次检测多种气体。

实施例2

本实用新型揭示了一种集成式气体传感器，包括矩形腔室8，所述腔室8通过其上的进气口1和出气口2与气体连通。该矩形腔室8的外周及内周镀有功能性涂层，功能涂层的作用是反射信号，并对腔室8进行防腐蚀保护，另外，涂层的种类可以根据气体的类别进行更换，并以不同的颜色进行标识。

另外，基于技术或使用原因，进气口及出气口可以位于不同的方位。比如进气口和出气口位于相对的腔室壁面上，两者可以共直线，也可以不在一条直线上，或者进气口和出气口分别位于腔室的相邻壁面上等。

所述腔室8的长度范围为10～20mm，其两个相对的端部分别为检测器侧7和信号源侧6，所述检测器侧7上安装有检测器PCB 4，该检测器PCB 4上集成有检测器，并与所述CPU和接口PCB 9连接；所述信号源侧安装有信号源。

所述CPU和接口PCB 9安装在所述腔室8的顶部，其长度大于腔室8的长度，所述腔室8位于所述CPU和接口PCB 9的一端，所述CPU和接口PCB上靠近所述腔室8的一端还带有接线盒11。

上述进气口1和出气口2分别安装在所述腔室8的两个相对的端部，且所述进气口1和出气口2所在的直线与所述检测器侧7和信号源侧6所在的直线相垂直；所述腔室8的底部的两端还安装有装配螺栓10。该装配螺栓10为塑料材质，起到加强保护腔室结构的机械性能的作用，当用户用螺丝拧在矩形腔室上时，由于装配螺栓10能够产生形变以抵消螺丝拧紧所产生的拉力，因此有助于提高使腔室8的结构稳固性。

所述腔室8外还带有温度传感器5和环境压力传感器（未显示），所述温度传感器5集成在所述检测器PCB 4上，所述环境压力传感器安装在所述CPU和接口PCB 9上。其中，所述温度传感器5用于实时监测集成式气体传感器所处环境的温度，并通过CPU和接口PCB 9将温度传感器实时监测到的温度与实际测量的气体浓度相对应，通过算法，将实际测量的气体浓度换算成校准温度下的气体浓度。通过该温度传感器的设计赋予本实用新型的集成式气体传感器可温度补偿的功能，方便集成式气体传感器在保证精确计算气体浓度的前提下可以在非恒定环境温度的条件下工作，提高使用的便捷性。所述环境压力传感器用于实时测量集成式气体传感器所处环境的压力，以便后续通过算法计算气体浓度时能够补偿压差，提高计算的精确性。

优选地，所述集成式气体传感器还包括加热装置（未显示），所述加热装置安装在腔室8外，并通过温度控制开关进行控制。加热装置通过温度控制开关来控制开启、关闭及加热温度的设定。该加热装置的加热功能可以根据实际需要进行启用或关闭，其目的是防止腔室8内部的湿气凝结，一方面保证腔室8不生锈，另一方面确保温度在校准的温度区间。

由于腔室8具有优异的机械性能和热稳定性，热膨胀仅与腔室8有关，而膨胀效果在任意方向上都是相同的，所以即使腔室8被加热，由温度变化产生的腔室8尺寸的改变也不会产生于信号路径相关的弯曲效应，确保了加热不对腔室8内部的信号测量产生影响。

优选地，所述集成式气体传感器还包括腔室压力传感器，所述腔室压力传感器（未显示）安装在所述腔室8外，并与所述CPU和接口PCB 9连接，其作用是实时测量集成式气体传感器腔室8内的压力，以便后续通过算法计算气体浓度时能够补偿压差，减小腔室8内气体压力变化对信号的影响，提高计算的精确性。

本实用新型的集成式气体传感器，结构设计合理，适合集成安装，安装简便，且稳固性好，其通过腔室结构的设计，使其具有优异的机械性能和热稳定性，确保加热不对腔室内部的信号测量产生影响；其通过温度传感器的设计，赋予气体传感器温度稳定性校准的功能，扩大了气体传感器的应用范围；通过环境压力传感器和腔室压力传感器的设计，在计算腔室内气体浓度时可以对环境压力变化和腔室8内压力变化进行压力补充，提高了气体浓度计算的精确性，从而提高了集成式气体传感器用于检测气体浓度的精确性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。