乐普波气体检测装置的制作方法

1.本技术涉及气体传感技术领域，具体涉及一种乐普波气体检测装置。


背景技术：

2.红细胞寿命(red blood cell life span，rbcs)是指红细胞自骨髓生成并释放后在循环血液中的存活时间。rbcs是反映红细胞被破坏最早、最直接的指标，在溶血的诊断、孤立性高胆红素血症鉴别诊断、溶血疾病治疗效果跟踪及早期预测复发，以及完善贫血发病机制研究等方面具有重要的临床价值。
3.目前，rbcs的检测方法主要为一氧化碳呼气试验法。然而，由于呼气中一氧化碳分子尺寸小，且成分复杂，导致难以精确的检测呼气中一氧化碳的浓度。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种乐普波气体检测装置，可以提高检测目标气体浓度的精确度。
5.本技术实施例提供了一种乐普波气体检测装置，包括气体处理模块、流量控制模块、气体检测模块和数据处理模块，所述气体处理模块与所述流量控制模块连接，所述流量控制模块与所述气体检测模块连接，所述气体检测模块与所述数据处理模块连接，所述气体检测模块包括气室、第一传感器件和第二传感器件，所述第一传感器件和所述第二传感器件设置于所述气室内，所述第一传感器件和所述第二传感器件为乐普波传感器，所述第二传感器件上涂覆有掺杂贵金属的纳米复合气敏材料。
6.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述乐普波传感器包括衬底层、中间层、波导层、输入叉指换能器、输出叉指换能器、敏感膜和反射删，所述中间层设置于所述中间层上，所述波导层设置于所述中间层上，所述输入叉指换能器、所述输出叉指换能器、所述敏感膜和所述反射删设置于所述波导层上。
7.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述反射删包括第一子反射删和第二子反射删，所述敏感膜设置于所述输入叉指换能器和所述输出叉指换能器之间，所述输入叉指换能器、所述输出叉指换能器和所述敏感膜设置于所述第一子反射删和所述第二子反射删之间。
8.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述衬底层的材料为36
°
yx黑化钽酸锂，所述中间层的材料包括二氧化硅或二氧化碲，所述波导层的材料为氧化锌。
9.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述衬底层的材料为36
°
yx黑化钽酸锂，所述中间层的材料包括二氧化硅或二氧化碲，所述波导层的材料为氧化锌。
10.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述数据处理模块包括放大器、混频器、比较器、计数器和数模转换器。
11.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述放大器用于将所述第一传感器件所检测到的第一射频信号和所述第二传感器件检测到的第二射频信号进行放大处理，
所述混频器用于计算放大后的所述第一射频信号和所述第二射频信号的差值，得到差分信号，所述比较器和所述计数器用于对所述差分信号进行数据处理，得到浓度模拟信号，所述数模转换器用于对所述浓度模拟信号进行数模转换，得到浓度数字信号。
12.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述气体处理模块包括水汽吸附模组、第一过滤模组和第二过滤模组，所述水汽吸附模组连接于外界和所述第一过滤模组之间，所述第一过滤模组连接于所述水汽吸附模组和所述第二过滤模组之间。
13.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述流量控制模组包括气阀、流量计和气泵，所述气阀连接于所述第二过滤模组和所述流量计之间，所述流量计连接于所述气阀和所述气泵之间。
14.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述气体吸附模组包括水汽吸附剂，所述水汽吸附剂包括无水氯化钙、硅胶或多孔氧化铝。
15.在本技术实施例提供的乐普波气体检测装置中，所述第一过滤模组包括纱网和过滤棉，所述第二过滤模组包括可控孔径的活性炭或沸石分子筛。
16.本技术实施例提供的乐普波气体检测装置包括气体处理模块、流量控制模块、气体检测模块和数据处理模块，所述气体处理模块与所述流量控制模块连接，所述流量控制模块与所述气体检测模块连接，所述气体检测模块与所述数据处理模块连接，所述气体检测模块包括气室、第一传感器件和第二传感器件，所述第一传感器件和所述第二传感器件设置于所述气室内，所述第一传感器件和所述第二传感器件为乐普波传感器，所述第二传感器件上涂覆有掺杂贵金属的纳米复合气敏材料。本方案通过在气室中设置第一传感器件和第二传感器件来提升气体检测模块的检测灵敏度和检测极限，从而提高检测目标气体浓度的精确度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术实施例提供的乐普波气体检测装置的结构示意图。
19.图2是本技术实施例提供的乐普波传感器的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
23.此外，上面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
24.本技术实施例提供了一种乐普波气体检测装置，以下将进行详细说明。
25.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的乐普波气体检测装置的结构示意图。该乐普波气体检测装置100可以包括气体处理模块10、流量控制模块20、气体检测模块30和数据处理模块40。其中，气体处理模块10与流量控制模块20连接。流量控制模块20与气体检测模块30连接。气体检测模块30与数据处理模块40连接。
26.其中，气体处理模块10可以包括水汽吸附模组11、第一过滤模组12和第二过滤模组13。其中，水汽吸附模组11连接于外界与第一过滤模组12之间。第一过滤模组12连接于水汽吸附模组11与第二过滤模组13之间。
27.在一些实施例中，水汽吸附模组11可以包括水汽吸附剂。其中，该水汽吸附剂可以包括无水氯化钙、硅胶或多孔氧化铝。第一过滤模组12可以包括包括纱网和过滤棉。第二过滤模组13可以包括可控孔径的活性炭或沸石分子筛。
28.可以理解的是，水汽吸附模组11可以用于吸附和脱除呼气中的水蒸气。第一过滤模组12可以用于吸附和脱除呼气中的固体杂质或液体杂质。第二过滤模组13可以用于吸附和脱除呼气中的可挥发有机物。
29.其中，流量控制模块20可以包括气阀21、流量计22和气泵23。其中，气阀21连接于第二过滤模组13与流量计22之间。流量计22连接于气阀21与气泵23之间。
30.可以理解的是，气泵23可以用于抽取经气体处理模块10处理后的呼气，使得呼气可以通过气阀21和流量计22进入到气体检测模组30。其中，流量计22可以用于检测当前的气体流量，并输出控制信号控制气阀21的打开比例，从而将通过流量控制模块20输入至气体检测模块30的呼气流量控制在预设范围之内，以达到气体检测模块所需的气体流量，同时又能尽可能减少所需的呼气含量，减轻采集呼气的含量。
31.需要说明的是，该预设范围可以为80ml/min-150ml/min。
32.其中，气体检测模组30可以包括气室31、第一传感器件32和第二传感器件33。其中，气室31与气泵23连接。第一传感器件32和第二传感器件33设置于气室31内。
33.需要说明的是，第一传感器件32和第二传感器件33可以为乐普波传感器。在一些实施例中，第二传感器件33上涂覆有掺杂贵金属的纳米复合气敏材料。
34.在本技术实施例中，贵金属可以包括铂或钯中的一种或两种组合。纳米复合气敏材料可以包括二氧化锡、氧化锌、三氧化钨或二硫化钼中的一种或多种的组合。需要说明的是，掺杂贵金属的纳米复合气敏材料的形貌可以为纳米带、纳米颗粒、量子点或量子线等。
35.可以理解的是，在本技术实施例中，可以通过同时优化掺杂贵金属的纳米复合气敏材料的尺寸和形貌，利用其纳米尺寸效应和量子限域效应获得更多气敏活性点，从而增
加乐甫波传感器的灵敏度。
36.请参阅图2，图2为本技术实施例提供的乐普波传感器的结构示意图。该乐普波传感器可以包括衬底层101、中间层102、波导层103、输入叉指换能器104、输出叉指换能器105、敏感膜106和反射删107。其中，中间层102设置于衬底层101上。波导层103设置于中间层102上。输入叉指换能器104、输出叉指换能器105、敏感膜106和反射删107设置于波导层103上。
37.可以理解的是，掺杂贵金属的纳米复合气敏材料涂覆于第二传感器件33的敏感膜106上。
38.其中，反射删107包括第一子反射删1071和第二子反射删1072。需要说明的是，敏感膜106设置于输入叉指换能器104和输出叉指换能器105之间。输入叉指换能器104、输出叉指换能器105和敏感膜106设置于第一子反射删1071和第二子反射删1072之间。
39.其中，衬底层101的材料可以为36
°
yx黑化钽酸锂。中间层102的材料可以为二氧化硅或二氧化碲。波导层103的材料可以为氧化锌。输入叉指换能器104和输出叉指换能器105的材料可以为铝钛金属薄膜。
40.可以理解的是，衬底层101和波导层103具有负压电系数，中间层102具有正压电系数。本技术实施例可以通过控制中间层102和波导层103的厚度制作出具有良好温度稳定性的乐甫波传感器。
41.在本技术实施例中，中间层102的厚度可以为200纳米。波导层103的厚度可以为100纳米。铝钛金属薄膜中的金属铝的厚度为150纳米，金属钛的厚度为6纳米。
42.需要说明的是，导波层103可以增强对目标气体的吸附能力。同时，乐甫声传播模式可以将声能集中在波导层103中，从而提高乐甫波传感器的灵敏度。
43.在本技术实施例中，乐甫波传感器的传播周期为25μm，中心频率为175mhz。输入/输出叉指换能器为60对/双指、孔径为400波长。输入叉指换能器104和输出叉指换能器105的中心间距为400波长；反射栅的指条为200条，插损为-19db。
44.在本技术实施例中，数据处理模块40可以包括依次连接的放大器42、混频器43、比较器44、计数器45和数模转换器46。
45.其中，放大器42用于将第一传感器件32所检测到的第一射频信号和第二传感器件33检测到的第二射频信号进行放大处理。混频器43用于计算放大后的第一射频信号和所述第二射频信号的差值，得到差分信号。比较器44和所述计数器45用于对差分信号进行数据处理，得到浓度模拟信号。数模转换器46用于对浓度模拟信号进行数模转换，得到浓度数字信号。最后，数模转换器46将该浓度数字信号输出在显示装置上。
46.在本技术实施例中，呼气中目标气体浓度的检测的步骤可以如下：
47.将用户采集好的呼气气袋(外界)通入气体处理模块10，从而脱除呼气中的飞沫、固体杂质、液体杂质和可挥发有机物，流量控制模块20按照预设流量(120ml/min)将处理后的呼气通入气体检测模块30的气室31，数据处理模块40将气体检测模块30检测到的目标气体浓度参数进行处理得到该目标气体的具体的浓度值，最后，将该目标气体的具体浓度值输出在显示装置上。
48.经试验证明，本技术实施例提供的乐普波气体检测装置100可以实现对1～30ppm浓度范围内的目标气体进行定量检测，精度0.03ppm，误差5％以内。
49.综上，本技术实施例提供的乐普波气体检测装置100包括气体处理模块10、流量控制模块20、气体检测模块30和数据处理模块40。其中，气体处理模块10与流量控制模块20连接。流量控制模块20与气体检测模块30连接。气体检测模块30与数据处理模块40连接。其中，气体检测模组30包括气室31、第一传感器件32和第二传感器件33。其中，气室31与气泵23连接。第一传感器件32和第二传感器件33设置于气室31内。第二传感器件33上涂覆有掺杂贵金属的纳米复合气敏材料。本方案本方案通过在气室31中设置第一传感器件32和第二传感器件33来提升气体检测模块30的检测灵敏度和检测极限，从而提高检测目标气体浓度的精确度。
50.以上对本技术实施例所提供的一种乐普波气体检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。