專利名稱：一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子技術領域，涉及氣體傳感器，具體涉及防止聲表面波氣體傳感器陣列單 元間電磁干擾的方法。
背景技術：
聲表面波氣體傳感器是在聲表面波器件上沉積一層敏感薄膜，并組成振蕩電路而構成。 當待檢測的目標氣體被敏感薄膜吸附后，敏感膜的密度(質(zhì)量)、電導、粘彈性等的變化導致 聲速的改變，由振蕩電路測試出頻率或相位的變化，從而達到檢測的目的。它具有靈敏度高、 體積小、與半導體工藝兼容、功耗小、便于遙測等特點。
聲表面波氣體傳感器對目標氣體的選擇性吸附完全由敏感薄膜的物理化學特性決定，使 用單一的敏感材料總存在某種程度的交叉敏特性，對于目標氣體具有完全特異性吸附能力的 敏感材料幾乎是沒有的。為解決此問題，通常采用傳感器陣列，在每個單元上涂覆不同的敏 感材料，陣列給出多重信息，通過模式識別技術定性甚至定量地確定待測氣體的成分及濃度。
通常，聲表面波氣體傳感器陣列中的每個單元都具有獨立的振蕩電路，并且振蕩頻率是 極為相近的。當將陣列中所有單元集成在一起時，陣列單元間的高頻信號會發(fā)生嚴重的電磁 干擾，特別是當在一個壓電基板上制作聲表面波傳感器陣列時，陣列單元間還可能存在著聲 學串擾。此外，即使是對于單個聲表面波傳感器而言，為了消除環(huán)境中溫度等的影響，也通 常采用雙通道結構，存在著同樣的電磁干擾問題。這些干擾降低了傳感器的信噪比，影響傳 感器的探測靈敏度。
為解決聲表面波傳感器各聲通道或聲表面波傳感器陣列各陣列單元之間的電磁干擾，現(xiàn) 有的解決方案主要在于器件方面的改進或電路方面的改進。 1)器件方面的改進
美國專利US5325704公開了一種聲表面波化學傳感器陣列，采用了在聲通道間涂覆吸聲
材料的措施來降低電磁干擾。其他在器件方面的改進主要是針對聲表面波濾波器的，雖然從
原理上講在這些改進了的濾波器上涂覆敏感薄膜后就可用作聲表面波傳感器，但并沒有相關
的文獻報道。如專利€討99804380.乂公開了一種聲表面波濾波器，通過對叉指電極IDT的特
殊設計，使得IDT對稱工作時，感應的磁通為零。美國專利申請US20070279156A1公開了
一種具有改進的頻率選擇性和隔離性的聲表面波濾波器，通過在相鄰聲通道間設置接地的金
3屬電極，達到減少串擾，增強隔離的目的。 2)電路方面的改進
美國專利US6321588B1公開了一種化學傳感器陣列，采用了功率復用器來給每個傳感 器單元順序供電，這樣在每個時間段里，都只有一個聲表面波傳感器單元在工作，從根本上 消除了電磁干擾。但上述專利存在著采樣時間長的缺點，因為當每個聲表面波傳感器重新啟 動后，需要一定的時間達到熱平衡，否則傳感器的靈敏度會降低。為此，歐洲專利EP9806011 在每個振蕩電路中增加了一個可控移相器，振蕩電路除移相器外的其他部分，如功率放大器 等總是處于上電狀態(tài)，而移相器由FPGA時序選通，并工作在各自的最佳相位點上，從而達 到與美國專利6321588B1相同的目的，但減少了熱平衡時間。
上述兩類改進方法存在如下缺點(1)器件方面的改進都是針對單片集成型器件而進行 的，將多個傳感器單元集成在一個壓電基板上，雖然有利于器件小型化，但不利于多種敏感 薄膜的涂覆。敏感薄膜多采用有機薄膜，其選擇性大大好于無機薄膜。有機薄膜的制備方法 有旋涂、噴涂、浸涂、LB膜、自組裝等，在同一個陣列器件的不同區(qū)域要制備多種有機薄膜， 增加了工藝的難度，甚至工藝上不兼容。(2)電路方面的改進采用了各個傳感器單元依次工 作的原理，不可避免地延長了采樣時間，降低了傳感器的響應速度，使其難以滿足有毒、易 燃、易爆氣體檢測對快響應的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，能夠完全消除聲表面波 氣體傳感器各聲通道或聲表面波傳感器陣列各陣列單元之間的電磁干擾，且結構簡單，易于 制作。
本發(fā)明所提出的技術問題是這樣解決的
一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，如圖2所示，包括至少兩個聲表面 波器件和驅(qū)動電路，其特征在于，還包括一個氣體配送系統(tǒng)，所述氣體配送系統(tǒng)由微型氣泵 和至少兩個金屬小室構成，每個聲表面波器件分別位于獨立的金屬小室內(nèi)，各金屬小室之間 由通氣孔貫通。
根據(jù)上述方案提供的一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，所述聲表面波 器件和驅(qū)動電路安裝在印制電路板上；所述所有金屬小室構成一個整體的金屬屏蔽罩，所屬 金屬屏蔽罩安裝在印制電路板上；所述金屬屏蔽罩與印制電路板之間具有氣密墊，以保證金 屬小室除通氣孔之外的氣密性。根據(jù)上述方案提供的一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，按照氣體流動 的方向，各聲表面波器件可采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式分別位于獨立的金屬小室內(nèi)。當各聲表面 波器件采用串聯(lián)方式分別位于獨立的金屬小室內(nèi)時，所述氣體配送系統(tǒng)具有一個進氣孔和一 個微型氣泵；當各聲表面波器件采用并聯(lián)方式分別位于獨立的金屬小室內(nèi)時，所述氣體配送 系統(tǒng)具有與聲表面波器件并聯(lián)路數(shù)相同的進氣孔和微型氣泵。
按照上述方案提供的一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于所 述聲表面波器件與其相應的驅(qū)動電路位于同一金屬小室內(nèi)。
按照上述方案提供的一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于所 述聲表面波器件與其相應的驅(qū)動電路分別位于印制電路板兩面，金屬小室里只放置聲表面波 器件。
按照上述方案提供的一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于， 所述聲表面波器件為瑞利波器件、樂甫波器件、表面橫波器件、蘭姆波器件或水平剪切板波 器件。
本發(fā)明有如下優(yōu)點
本發(fā)明由于將聲表面波氣體傳感器陣列中的各個聲表面波器件分別置于獨立的金屬小室 之內(nèi)，使得聲表面波氣體傳感器陣列具有電磁屏蔽的功能。且本發(fā)明具有結構簡單，加工容 易，電磁屏蔽效果好，應用廣泛廣的特點。


圖1為帶有氣室的屏蔽罩。
圖2為傳感器陣列安裝示意圖。 其中，1為含有多個金屬小室的金屬屏蔽罩；2為氣孔；3為氣室；4為聲表面波器件；5為 氣密墊；6為印制電路板；7為驅(qū)動電路中的振蕩電路；8為驅(qū)動電路中的混頻電路。
具體實施例方式
下面結合附圖以及實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1所示是帶有氣室的屏蔽罩，該金屬屏蔽罩l由金屬銅制成，內(nèi)含4個氣室3， 呈直線排列的串聯(lián)結構，氣室3之間以及與外部環(huán)境之間由氣孔2導通，通過微型氣泵(圖 中未畫出)抽氣實現(xiàn)氣體在各個氣室3內(nèi)的流動。
圖2所示是該帶有氣室的屏蔽罩與傳感器陣列的安裝示意圖。首先將聲表面波器件4及其電路安裝在印制電路板6上，優(yōu)化的情況是將振蕩電路7、混頻電路8等電路安裝在印制 電路板6的一面，而將聲表面波器件4安裝在印制電路板6的另一面，4個聲表面波器件4 也呈直線排列，與金屬屏蔽罩1中氣孔3的位置一一對應。然后將金屬屏蔽罩1扣在印制電 路板6上，使得聲表面波器件4埋入氣室3中，氣密墊5緊貼在金屬屏蔽罩1的上端面上并 用螺釘(圖中未畫出)固定。
上述實施例的4個聲表面波器件4中，位于氣流前方的3個聲表面波器件4a上涂覆有不 同的敏感薄膜構成3個聲表面波傳感器(測量通道)，而最后一個聲表面波器件4b上沒有敏 感薄膜，作為公用的的參比通道。聲表面波器件4b對應氣室是完全密閉的，沒有氣孔與外界 相通。
權利要求
1、一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，包括至少兩個聲表面波器件和驅(qū)動電路，其特征在于，還包括一個氣體配送系統(tǒng)，所述氣體配送系統(tǒng)由微型氣泵和至少兩個金屬小室構成，每個聲表面波器件分別位于獨立的金屬小室內(nèi)，各金屬小室之間由通氣孔貫通。
2、 根據(jù)權利要求l所述的具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于， 所述聲表面波器件和驅(qū)動電路安裝在印制電路板上；所述所有金屬小室構成一個整體的金屬 屏蔽罩，所屬金屬屏蔽罩安裝在印制電路板上；所述金屬屏蔽罩與印制電路板之間具有氣密 墊，以保證金屬小室除通氣孔之外的氣密性。
3、 根據(jù)權利要求l所述的具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于， 所述各聲表面波器件按照氣體流動的方向采用串聯(lián)的方式分別位于獨立的金屬小室內(nèi)；所述 氣體配送系統(tǒng)具有一個進氣孔和一個微型氣泵。
4、 根據(jù)權利要求l所述的具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于， 所述各聲表面波器件按照氣體流動的方向采用并聯(lián)的方式分別位于獨立的金屬小室內(nèi)；所述 氣體配送系統(tǒng)具有與聲表面波器件并聯(lián)路數(shù)相同的進氣孔和微型氣泵。
5、 根據(jù)權利要求l所述的具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于， 所述聲表面波器件與其相應的驅(qū)動電路位于同一金屬小室內(nèi)。
6、 根據(jù)權利要求1所述的具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于所 述聲表面波器件與其相應的驅(qū)動電路分別位于印制電路板兩面，金屬小室里只放置聲表面波 器件。
7、 根據(jù)權利要求1所述的具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，其特征在于， 所述聲表面波器件為瑞利波器件、樂甫波器件、表面橫波器件、蘭姆波器件或水平剪切板波 器件。
全文摘要
一種具有電磁屏蔽功能的聲表面波氣體傳感器陣列，屬于電子技術領域，涉及氣體傳感器，具體涉及防止聲表面波氣體傳感器陣列單元間電磁干擾的方法。包括至少兩個聲表面波器件和驅(qū)動電路，其特征在于，還包括一個氣體配送系統(tǒng)，所述氣體配送系統(tǒng)由微型氣泵和至少兩個金屬小室構成，每個聲表面波器件分別位于獨立的金屬小室內(nèi)，各金屬小室之間由通氣孔貫通。本發(fā)明巧妙地將氣體配送和電磁屏蔽兩項功能合二為一，具有結構簡單易于實現(xiàn)，電磁屏蔽效果好等特點。
文檔編號G01N29/22GK101493437SQ200910058208
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權日2009年1月21日
發(fā)明者杜曉松, 羅鳳武, 蔣亞東, 靖紅軍 申請人:電子科技大學