具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聲表面波氣體傳感器，特別涉及一種具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器。金屬外殼為開口式的三角形，在金屬外殼兩側(cè)面上端分別水平間隔設(shè)有管狀體，傳感器I和傳感器II分別固定在金屬外殼兩側(cè)面對稱的位置，天線I、天線II的水平端分別設(shè)置在金屬外殼兩側(cè)面上端設(shè)有的管狀體中過度配合，天線I、天線II在金屬外殼上可任意調(diào)整開合角度，天線I通過導(dǎo)線與傳感器I連接，天線II通過導(dǎo)線與傳感器II連接。有益效果是：本發(fā)明采用了聲表面波技術(shù)，既有車輛識別功能，又能實(shí)時監(jiān)測車輛尾氣排放。具有安裝方便、成本低、高靈敏度、體積小、無源無線等優(yōu)點(diǎn)，適用于惡劣環(huán)境下的遙測與傳感。
【專利說明】具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲表面波氣體傳感器，特別涉及一種具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著城市汽車保有量的劇增，尾氣排放已成為城市空氣的第一大污染源，它也成為增長最快的溫室氣體排放源。汽車尾氣排放中主要含有的一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸锏扔泻怏w會嚴(yán)重影響人體健康。其中，一氧化碳與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合速度比氧氣快250倍，即使僅吸入微量一氧化碳，也可能給人造成缺氧性傷害，輕者眩暈、頭疼，重者腦細(xì)胞受到永久性損傷。由于汽車尾氣多排放在1.5米以下，兒童吸入量一般是成人的兩倍左右，對兒童健康損害尤為嚴(yán)重。
[0003]目前，對車輛尾氣排放的收集方法，主要包括底盤測功機(jī)測試法、室外遙感檢測法、車載尾氣檢測法等，由于前兩種都對交通狀況和安置地點(diǎn)有苛刻的要求，因此車載尾氣檢測法的技術(shù)優(yōu)越性使得它能夠被廣泛應(yīng)用并有著廣闊的市場前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種用于汽車尾氣檢測的聲表面波(SAW)氣體傳感器。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案是:一種具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，其特征在于:包括天線1、天線I1、金屬外殼、傳感器1、傳感器II，所述金屬外殼為開口式的三角形，在金屬外殼兩側(cè)面上端分別水平間隔設(shè)有管狀體，所述傳感器I和傳感器II分別固定在金屬外殼兩側(cè)面對稱的位置，所述天線1、天線II的水平端分別設(shè)置在金屬外殼兩側(cè)面上端設(shè)有的管狀體中過度配合，天線1、天線II在金屬外殼上可任意調(diào)整開合角度，天線I通過導(dǎo)線與傳感器I連接，天線II通過導(dǎo)線與傳感器II連接。
[0006]本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明用于汽車尾氣檢測系統(tǒng)中，對汽車不同車型、不同時段的尾氣排放的污染物進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而判斷汽車發(fā)動機(jī)是否工作正常、排出有害氣體是否超出標(biāo)準(zhǔn)，是控制汽車尾氣排放污染的有效工具。本發(fā)明整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為書夾式結(jié)構(gòu)，具有安裝方便、成本低、高靈敏度、體積小、無源無線等優(yōu)點(diǎn)，適用于惡劣環(huán)境下的遙測與傳感。本發(fā)明采用了聲表面波技術(shù)，既有車輛識別功能，又能實(shí)時監(jiān)測車輛尾氣排放。本發(fā)明通過改變不同的吸氣材料，可用于各種氣體監(jiān)測領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解示意圖；
圖3是本發(fā)明電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明塑料外殼的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的傳感器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖5的仰視圖；
圖7是本發(fā)明SAW標(biāo)簽I的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖8是圖7的A-A側(cè)剖圖；
圖9是本發(fā)明SAW標(biāo)簽II的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖10是圖8的B-B側(cè)剖圖；
圖11是傳感器I的回波分析圖；
圖12傳感器II的回波分析圖；
圖13是本發(fā)明的應(yīng)用安裝圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009]如圖1至圖10所示，具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，包括天線I1、天線112、金屬外殼3、傳感器14、傳感器115，金屬外殼3為開口式的三角形(整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為書夾式)，在金屬外殼3兩側(cè)面上端分別水平間隔設(shè)有管狀體3-1，傳感器14和傳感器115分別通過螺釘固定在金屬外殼3兩側(cè)面對稱的位置，天線I1、天線112的水平端分別設(shè)置在金屬外殼3兩側(cè)面上端設(shè)有的管狀體3-1中過度配合，天線I1、天線112在金屬外殼3上可任意調(diào)整開合角度，以使無線傳輸?shù)男盘柲芰窟_(dá)到最大；天線Il通過導(dǎo)線穿過方孔4-5-11與傳感器14連接，天線112通過導(dǎo)線穿過方孔4-5-11與傳感器115連接。
[0010]傳感器14、傳感器115結(jié)構(gòu)相同，包括螺裝在塑料外殼4-5-1內(nèi)的電路板4_5_2及傳感器芯片4-5-3，電路板4-5-2上設(shè)有匹配電路4-5-4及焊點(diǎn)4-5-5，傳感器芯片4-5-3焊接在電路板4-5-2上，傳感器芯片4-5-3依次通過匹配電路4-5-4、焊點(diǎn)4_5_5與天線I1、天線112進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)墓δ堋?br> [0011]傳感器芯片4-5-3采用了貼片式封裝形式，位于傳感器芯片4-5-3內(nèi)部的SAW標(biāo)簽16和SAW標(biāo)簽117通過導(dǎo)線8與兩個傳感器芯片4-5-3的引腳4_5_6進(jìn)行連接，SAff標(biāo)簽結(jié)構(gòu)是傳感器芯片4-5-3的關(guān)鍵器件，為了滿足實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了兩個不同功能的SAW標(biāo)
簽結(jié)構(gòu)。
[0012]傳感器14的傳感器芯片4-5-3內(nèi)部的SAW標(biāo)簽16由叉指換能器16_1、反射柵16-2和壓電基底16-3構(gòu)成，在壓電基底16-3面的一端水平間隔設(shè)有四個反射柵16-2，在壓電基底16-3面的另一端設(shè)有叉指換能器16-1。通過合理安排反射柵16-2在壓電基底16-3的排列方式，使其具有身份識別功能。
[0013]傳感器114的傳感器芯片4-5-3內(nèi)部的SAW標(biāo)簽117由叉指換能器117_1、反射柵II7-2和壓電基底II7-3構(gòu)成，在壓電基底II7-3面的一端水平間隔設(shè)有四個反射柵117-2，在壓電基底II7-3面的另一端設(shè)有叉指換能器117-1，在叉指換能器II7-1與四個反射柵Π7-2之間的電基底II7-3面上(在聲表面波的傳輸路徑上)涂有一層SSZ-33材料7-4用于吸收汽車尾氣。
[0014]通過對比傳感器14和傳感器115的回波信號，可實(shí)現(xiàn)對汽車尾氣的監(jiān)測即可檢測汽車尾氣排放的含量。同時該差分結(jié)構(gòu)可消除其他環(huán)境因素(尤其是溫度)的影響，可大大提高尾氣測量的精度。[0015]叉指換能器16-1、叉指換能器117-1、反射柵16_2、反射柵II7-2結(jié)構(gòu)相同，只是鋁條的厚度不同，叉指換能器16-1、叉指換能器II7-1采用單相單向換能器(SPUDT)共線式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)為:一個叉指周期包括一條浮動電極6-7-1和一對相鄰且極性不同的短路電極6-7-2，短路電極6-7-2的指寬a為L 44 μ m，每對短路電極6-7-2間距b為2.16 μ m，每對短路電極重疊部分即孔徑W為185 μ m，兩個相鄰且極性相同的短路電極的距離P為
14.4 μ m，浮動電極6-7-1的寬度d為2.88 μ m,浮動電極6-7-1與短路電極6-7-2間距c為
3.24 μ m,叉指換能器16-1的鋁條厚度hi為0.4 μ m，叉指換能器II7-1的鋁條厚度h2為
0.3μπι ;所述反射柵16-2、反射柵ΙΙ7-2均由四個短路反射條16-7-3組成，每個短路反射條6-7-3的寬度e為1.44 μ m,每兩個短路反射條6-7-3的間距f為1.44 μ m，反射柵16-2的反射條6-7-3厚度hi為0.4 μ m,反射柵II7-2的反射條6_7_3厚度h2為0.3 μ m。
[0016]如圖13所不,將聲表面波氣體傳感器通過金屬外殼3固定在汽車排氣管9的外壁和內(nèi)壁之間，傳感器14和傳感器115的工作頻率分別為433MHz和435MHz，當(dāng)讀寫器發(fā)射433MHz的查詢信號時，傳感器14響應(yīng)并返回回波信號，通過回波信號對車輛進(jìn)行身份識另O，然后在發(fā)射435MHz的脈沖信號，此時傳感器115響應(yīng)并通過天線將響應(yīng)信號傳回讀寫器.如圖11、如圖12所不，由于吸收尾氣材料的存在,傳感器115的響應(yīng)信號會比傳感器14的響應(yīng)信號有一個延遲時間，而延遲時間與汽車排放的尾氣含量成一定的比例關(guān)系，因此可以對汽車排放的尾氣進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，另一方面，聲表面波在壓電基片表面?zhèn)鞑r，壓電基片表面物理特性的改變都會引起其傳播特性的變化，因此溫度對聲表面波氣體傳感器的影響是不容忽視的，本結(jié)構(gòu)采用了差分方法，可消除溫度等其他環(huán)境因素的影響，大大提高尾氣測量的精度。此聲表面波氣體傳感器用于汽車尾氣檢測系統(tǒng)中，對汽車排放的污染物進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而判斷汽車發(fā)動機(jī)是否工作正常、排出有害氣體是否超出標(biāo)準(zhǔn)，是控制汽車尾氣排放污染的有效工具。
【權(quán)利要求】
1.一種具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，其特征在于:包括天線I (I)、天線II (2)、金屬外殼(3)、傳感器I (4)、傳感器II (5),所述金屬外殼(3)為開口式的三角形，在金屬外殼(3)兩側(cè)面上端分別水平間隔設(shè)有管狀體(3-1)，所述傳感器I (4)和傳感器II (5)分別固定在金屬外殼(3)兩側(cè)面對稱的位置，所述天線I (I)、天線II (2)的水平端分別設(shè)置在金屬外殼(3)兩側(cè)面上端設(shè)有的管狀體(3-1)中過度配合，天線I (I)、天線II (2)在金屬外殼(3)上可任意調(diào)整開合角度，天線I (I)通過導(dǎo)線與傳感器I (4)連接，天線II (2)通過導(dǎo)線與傳感器II (5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，其特征在于:所述傳感器I (4)、傳感器II (5)結(jié)構(gòu)相同，包括固定在塑料外殼(4-5-1)內(nèi)的電路板(4-5-2)，所述電路板(4-5-2)上設(shè)有傳感器芯片(4-5-3)、匹配電路(4-5-4)及焊點(diǎn)(4-5-5 )，所述傳感器芯片(4-5-3 )依次通過匹配電路(4-5-4 )、焊點(diǎn)(4-5-5 )與天線I (I)、天線II (2)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)墓δ堋?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，其特征在于:所述的傳感器I (4)的傳感器芯片(4-5-3)內(nèi)部的SAW標(biāo)簽I (6)由叉指換能器I(6-1)、反射柵I (6-2)和壓電基底I (6-3)構(gòu)成，在所述壓電基底I (6_3)面的一端水平間隔設(shè)有四個反射柵I (6-2)，在壓電基底I (6-3)面的另一端設(shè)有叉指換能器I (6-1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，其特征在于:所述傳感器II (4)的傳感器芯片(4-5-3)內(nèi)部的SAW標(biāo)簽II (7)由叉指換能器II(7-1)、反射柵II (7-2)和壓電基底II (7-3)構(gòu)成，在所述壓電基底II (7_3)面的一端水平間隔設(shè)有四個反射柵II (7-2)，在壓電基底II (7-3)面的另一端設(shè)有叉指換能器II(7-1)，在叉指換能器II (7-1)與四個反射柵II (7-2)之間的電基底II (7_3)面上涂有一層SSZ-33材料(7-4)用于吸收汽車尾氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有監(jiān)測汽車尾氣功能的聲表面波氣體傳感器，其特征在于:所述叉指換能器I (6-1)、叉指換能器II (7-1)、反射柵I (6-2)、反射柵II (7_2)結(jié)構(gòu)相同，只是鋁條的厚度不同，叉指換能器I (6-1)、叉指換能器II (7-1)采用單相單向換能器共線式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)為:一個叉指周期包括一條浮動電極(6-7-1)和一對相鄰且極性不同的短路電極(6-7-2)，短路電極(6-7-2)的指寬a為1.44 μ m，每對短路電極(6-7-2)間距b為2.16μπι，每對短路電極重疊部分即孔徑W為185μπι，兩個相鄰且極性相同的短路電極的距離P為14.4 μ m，浮動電極(6-7-1)的寬度d為2.88 μ m，浮動電極(6-7-1)與短路電極(6-7-2)間距c為3.24 μ m，叉指換能器I (6-1)的鋁條厚度hi為0.4 μ m，叉指換能器II (7-1)的鋁條厚度h2為0.3μπι;所述反射柵I (6-2)、反射柵II (7_2)均由四個短路反射條I (6-7-3)組成，每個短路反射條(6-7-3)的寬度e為1.44 μ m，每兩個短路反射條(6-7-3)的間距f為1.44 μ m，反射柵I (6-2)的反射條(6-7-3)厚度hi為0.4 μ m，反射柵II (7-2)的反射條(6-7-3)厚度h2為0.3 μ m。
【文檔編號】G01N29/024GK103499638SQ201310498747
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李鴻儒, 常志剛 申請人:天津七一二通信廣播有限公司, 北京華龍通科技有限公司