本實(shí)用新型涉及濕度傳感器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種QCM濕度傳感器。
背景技術(shù)：
：QCM濕度傳感器的核心是石英晶體，它是由一定切向的石英晶體薄片與噴涂在其表面上的金屬激勵(lì)電極構(gòu)成，根據(jù)石英晶體的壓電效應(yīng)，當(dāng)對(duì)石英晶體施加突變電壓時(shí)，石英晶體就會(huì)振動(dòng)，當(dāng)震蕩電路的頻率與石英晶體的固有頻率一致時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生共振，此時(shí)的振動(dòng)最穩(wěn)定。石英晶體的固有頻率隨著吸附質(zhì)量的改變而變化。當(dāng)石英晶體表面敷在有其他的物質(zhì)時(shí)，固有頻率會(huì)發(fā)生變化。QCM濕度傳感器就是根據(jù)這一原理，在石英晶體表面涂覆上一層敏感薄膜，利用敏感薄膜對(duì)待測(cè)物質(zhì)的吸引作用，把待測(cè)物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)化成頻率信號(hào)來進(jìn)行測(cè)量。石英晶體的諧振頻率與晶體電極表面質(zhì)量負(fù)載之間的關(guān)系式為：其中，ΔF為頻移，ΔM為質(zhì)量改變量，A為電極面積，μ，ρ分別為石英晶體密度和剪切模量。現(xiàn)有技術(shù)中的QCM濕度傳感器，一般在石英晶體薄片上鍍銀電極，但是銀電極容易被環(huán)境中的含硫化氫等各種腐蝕氣體腐蝕，不僅影響電極的性能，而且改變了ΔM的值，使QCM濕度傳感器的準(zhǔn)確度大大降低，影響了QCM濕度傳感器檢測(cè)的準(zhǔn)確度度和靈敏度。而且，石英基片安裝時(shí)，需要將電極上的引線與基座上的管腳連接，一般是將引線焊接到管腳上，安裝和拆卸十分繁瑣。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于上述狀況，有必要提供一種提高檢測(cè)準(zhǔn)確度和便于安裝、拆卸的QCM濕度傳感器。一種QCM濕度傳感器，包括基座以及設(shè)于所述基座上的檢測(cè)模塊，所述檢測(cè)模塊包括石英基片和所述石英基片的下端的固定板，所述固定板與所述基座可拆卸鏈接，所述石英基片的兩側(cè)面分別均勻鍍有銀電極層，所述銀電極層的外側(cè)設(shè)有聚酰亞胺保護(hù)膜，所述聚酰亞胺保護(hù)膜的外側(cè)設(shè)有濕敏薄膜，所述電極連接有引線，所述固定板的下端設(shè)有電極接頭，所述引線與所述電極接頭連接，所述基座上設(shè)有與所述QCM濕度傳感器的電極接頭匹配的接線槽，所述接線槽與所述基座內(nèi)的電源連接。上述QCM濕度傳感器，其中，所述固定板上設(shè)有定位柱，所述基座上設(shè)有與所述定位柱匹配的定位槽。上述QCM濕度傳感器，其中，所述石英基片外設(shè)有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩與所述固定板可拆卸鏈接，所述防護(hù)罩包括兩層過濾網(wǎng)以及兩層所述過濾網(wǎng)之間的合成纖維濾料。上述QCM濕度傳感器，其中，所述濕敏薄膜為SBA-15有序介孔材料或納米氧化鋅。上述QCM濕度傳感器，其中，所述檢測(cè)模塊至少設(shè)置2個(gè)。上述QCM濕度傳感器，其中，所述QCM濕度傳感器還包括無線通訊模塊，所述無線通訊用于無線發(fā)送所述QCM濕度傳感器檢測(cè)的濕度。上述QCM濕度傳感器，其中，所述基座上設(shè)有與所述固定板大小匹配的凹槽，所述基座上設(shè)有夾片，所述夾片與所述基座旋轉(zhuǎn)連接，用于將所述固定板固定在所述基座上。上述QCM濕度傳感器，其中，所述石英基片的兩側(cè)面呈波浪狀。本實(shí)用新型通過在銀電極層上設(shè)置聚酰亞胺保護(hù)膜防止環(huán)境中的腐蝕物質(zhì)腐蝕銀電極層，以提高QCM濕度傳感器的準(zhǔn)確度，而且通過固定板將石英基片固定在基座上，固定板上設(shè)有連接銀電極層的電極接頭，通過電極接頭與基座上的接線槽的配合，快速的實(shí)現(xiàn)石英基片的安裝和拆卸。附圖說明圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例中的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖2為圖1中檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型第一實(shí)施例中的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型第二實(shí)施例中的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型第三實(shí)施例中的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說明石英基片10電極接頭15固定板20接線槽31基座30定位槽32銀電極層11凹槽33聚酰亞胺保護(hù)膜12夾片34濕敏薄膜13防護(hù)罩40引線14定位柱21具體實(shí)施方式為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供該實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固設(shè)于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。請(qǐng)參閱圖1至圖3，為本實(shí)用新型提供的一種QCM濕度傳感器。如圖1所示，所述QCM濕度傳感器包括基座30、設(shè)于所述基座30上的檢測(cè)模塊。所述檢測(cè)模塊包括石英基片10以及所述石英基片10的下端的固定板20。所述石英基片10固定在所述固定板20上，所述石英基片10為方形，板狀結(jié)構(gòu)?？梢岳斫獾脑诒緦?shí)用新型其他實(shí)施例中所述石英基片10也可以為圓形或其他形狀。如圖2所示，所述石英基片10的兩側(cè)面分別均勻鍍有銀電極層11，所述銀電極層11的外側(cè)設(shè)置一層聚酰亞胺保護(hù)膜12，所述聚酰亞胺保護(hù)膜12的外側(cè)設(shè)置一層濕敏薄膜13。兩個(gè)所述電極連接有引線14，用于連接所述基座30內(nèi)的電源。所述固定板20的下端設(shè)有電極接頭15，所述引線14與所述電極接頭15連接。如圖1所示，所述基座30上設(shè)有與所述電極接頭15匹配的接線槽31，所述接線槽31通過導(dǎo)線與所述基座30內(nèi)的電源的正負(fù)極連接。所述電源通過驅(qū)動(dòng)電路與石英基片10上的銀電極層11連接，根據(jù)石英晶體的壓電效應(yīng)，當(dāng)對(duì)石英晶體施加突變電壓時(shí)，石英晶體就會(huì)振動(dòng)。安裝所述檢測(cè)模塊時(shí)，直接將電極接頭15插入接線槽31內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)銀電極層11與電源的連接，達(dá)到快速安裝的目的，而且，如果檢測(cè)模塊損壞時(shí)也方便快速更換。進(jìn)一步的，所述基座30上設(shè)有與所述固定板20大小匹配的凹槽33，所述基座30上靠近所述凹槽33處設(shè)有夾片34，所述夾片34呈狹長、薄片狀，所述夾片34與所述基座30旋轉(zhuǎn)連接，用于將所述固定板20固定在所述基座30上。所述固定板20的底部上設(shè)有定位柱21，所述基座30上設(shè)有與所述定位柱21匹配的定位槽32。所述定位柱21和設(shè)置兩個(gè)，分別位于固定板20相對(duì)的兩邊，同樣定位槽32也相應(yīng)的設(shè)置兩個(gè)。安裝所述檢測(cè)模塊時(shí)，將所述檢測(cè)模塊的固定板20放置在凹槽33內(nèi)，并將固定板20的底部的定位柱21對(duì)準(zhǔn)凹槽33內(nèi)的定位槽32，定位后，電極接頭15正好對(duì)準(zhǔn)接線槽31，再將夾片34旋轉(zhuǎn)至固定板20上，從而將固定板20固定在基座30上。安裝后的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。可以理解的所述固定板20與所述基座30也可以通過螺紋連接。例如，在固定板20上設(shè)置螺紋孔，通過螺釘將所述固定板20固定在所述基座30上。在傳感檢測(cè)中，多孔結(jié)構(gòu)有利于水分子在濕敏薄膜13中的快速擴(kuò)散和吸附，從而大幅度提升傳感器的靈敏度、響應(yīng)速度，也大大提高了檢測(cè)限。本實(shí)施例中，所述濕敏薄膜13采用納米微孔材，例如采用SBA-15有序介孔材料。SBA-15有序介孔材料的孔徑低于100納米，且具有較高的比表面積、高的孔隙率，有利于物質(zhì)快速進(jìn)出孔道，因此具有很強(qiáng)的吸附能力。將SBA-15有序介孔材料制成的涂覆液均勻涂覆在聚酰亞胺保護(hù)膜12的外側(cè)，再進(jìn)行烘干即可得到SBA-15有序介孔材料修飾的QCM濕度傳感器。由于銀容易與環(huán)境中的含硫化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕，腐蝕后的銀電極不僅質(zhì)量發(fā)生變化而且其電子的流動(dòng)速度慢，影響QCM濕度傳感器的測(cè)量的準(zhǔn)確度和測(cè)量反應(yīng)速度。而聚酰亞胺保護(hù)膜具有抗腐蝕的功能，通過在銀電極層的表面涂覆一層聚酰亞胺保護(hù)膜能防止環(huán)境中含腐蝕性物質(zhì)腐蝕銀電極層。本實(shí)施例通過在銀電極層上設(shè)置聚酰亞胺保護(hù)膜防止環(huán)境中的腐蝕物質(zhì)腐蝕銀電極層，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，而且通過固定板將石英基片固定在基座上，固定板上設(shè)有連接銀電極層的電極接頭，通過電極接頭與基座上的接線槽的配合，快速的實(shí)現(xiàn)石英基片的安裝和拆卸?？梢岳斫獾?，在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，所述濕敏薄膜也可以采用納米氧化鋅制成。納米纖維具有較大的比表面積，在濕度傳感器方面相比于通用的膜材料，可以大大地提高其靈敏性。當(dāng)比表面積增大時(shí)，濕敏薄膜與水蒸氣的接觸面積增大，從而可以增強(qiáng)吸附能力。隨著納米纖維直徑的減小，表面產(chǎn)生更多的晶界，晶界勢(shì)壘增加的同時(shí)，吸附時(shí)導(dǎo)致的勢(shì)壘變化更加明顯，從而響應(yīng)值就提高了。請(qǐng)參閱圖4，為本實(shí)用新型第二實(shí)施例中的QCM濕度傳感器，其與第一實(shí)施例中的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，所述石英基片外設(shè)有防護(hù)罩40，所述防護(hù)罩40與所述固定板20可拆卸鏈接。所述防護(hù)罩40的高度與所述石英基片10的高度匹配，所述防護(hù)罩40的底部通過螺釘固定在固定板20上。所述防護(hù)罩40包括兩層過濾網(wǎng)以及兩層所述過濾網(wǎng)之間的合成纖維濾料，合成纖維濾料不吸收環(huán)境中的水，因而對(duì)濕敏薄膜吸收環(huán)境中的水分無任何影響，即不影響QCM濕度傳感器的檢測(cè)。通過設(shè)置防護(hù)罩40能將環(huán)境中的灰塵、雜質(zhì)過濾掉，確保濕敏薄膜吸收的水分的純凈度，進(jìn)一步提高QCM濕度傳感器的精確度。進(jìn)一步的，本實(shí)施例中石英基片10的兩側(cè)面呈波浪狀。由于QCM濕度傳感器的響應(yīng)速度與吸附的水的質(zhì)量有關(guān)，濕敏薄膜與空氣接觸的面積太小的話，其吸附的水質(zhì)量變化不明顯。將石英基石的兩側(cè)面呈波浪狀，增大了涂覆在石英基片上的濕敏薄膜的面積，提高QCM濕度傳感器的測(cè)量反應(yīng)速度。請(qǐng)參閱圖5，為本實(shí)用新型第三實(shí)施例中的QCM濕度傳感器，其與第一實(shí)施例中的QCM濕度傳感器的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，所述檢測(cè)模塊至少設(shè)置2個(gè)，如圖5所示，本實(shí)施例中所述檢測(cè)模塊設(shè)置4個(gè)。每個(gè)檢測(cè)模塊均包括石英基片10和固定板20，固定板20通過固定件可拆卸地固定在基座30上?；?0內(nèi)設(shè)置有電源、振蕩器和微處理器，每個(gè)石英基片上的銀電極層均與基座內(nèi)的電源，每個(gè)所述石英基片均連振蕩器，所述振蕩器連接了微處理器。微處理器用于處理石英基片10產(chǎn)生的頻率信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為濕度信息。微處理器對(duì)多個(gè)檢測(cè)模塊的頻率信號(hào)同時(shí)進(jìn)行處理，輸出平均值，增加了濕度檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而且，即使其中一個(gè)檢測(cè)模塊損壞時(shí)，其他的檢測(cè)模塊仍能工作。本實(shí)施例提供的QCM濕度傳感器特別適用于對(duì)濕度要求嚴(yán)格的生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)中。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，所述QCM濕度傳感器還包括無線通訊模塊，所述無線通訊模塊與所述QCM濕度傳感器的微處理器連接，用于無線發(fā)送所述QCM濕度傳感器檢測(cè)的濕度。用戶可以通過手機(jī)、平板電腦或其他終端設(shè)備匹配QCM濕度傳感器，建立連接，并通過無線通訊方式接收QCM濕度傳感器檢測(cè)的濕度。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3