本發(fā)明涉及超聲應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲輔助型mos氣體傳感器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著石化工業(yè)的發(fā)展，有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都在增加。這些氣體在生產(chǎn)、存儲、運輸、使用過程中一旦發(fā)生泄漏，將會引發(fā)中毒，嚴重危害人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。在涉及有毒氣體生產(chǎn)和使用的工業(yè)生產(chǎn)場所，因為有毒氣體長期存在，作業(yè)人員容易心生麻痹，加之所處環(huán)境可能比較復雜，有毒氣體泄漏時不易第一時間覺察，容易釀成事故傷亡。此外，有毒氣體的泄漏所引發(fā)的事故一般具有突發(fā)性強、擴散迅速、救援難度大和危害范圍廣等特點?？諝庵械蜐舛扔卸練怏w的早期可靠檢測能有效避免造成人員傷亡，因此微量有毒氣體的泄漏檢測技術(shù)在相關(guān)行業(yè)的安全生產(chǎn)方面具有重要的意義。
然而，現(xiàn)有的超聲輔助型mos氣體傳感器為了保證高敏感度和低識別檢測下限，超聲換能器與傳感器相隔一個超聲場，體積相對較大，不能適應(yīng)廣泛流行的3d打印技術(shù)加工制造。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種超聲輔助型mos氣體傳感器的結(jié)構(gòu)，在保證檢測精度的前提下，通過更加緊湊的結(jié)構(gòu)縮小的傳感器的體積，能夠適應(yīng)3d打印技術(shù)。
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種超聲輔助型mos氣體傳感器的結(jié)構(gòu)，包括：壓電換能單元(1)、絕緣隔熱層(2)、加熱板(3)、mos傳感材料(4)、聲場(5)、反射板(6)，壓電換能單元（1）表面上固定絕緣隔熱層（2），絕緣隔熱層（2）上固定加熱板（3），加熱板（3）表面上固定mos傳感材料（4），mos傳感材料（4）上方設(shè)置反射板（6），反射板（6）和mos傳感材料（4）之間形成聲場（5）。
進一步的，壓電換能單元（1）采用單層壓電片、多層壓電單元或夾心式超聲換能器中的一種制作。
進一步的，聲場（5）高度為0~10λ，所述λ為工作聲場的波長。
進一步的，壓電換能單元（1）的工作頻率范圍是10hz-50mhz，λ=v/f，其中，λ為所述工作聲場的波長，v為聲速，f為所述壓電換能單元的工作頻率。
進一步的，加熱板（2）的溫度可調(diào)節(jié)，溫度范圍是20℃-500℃。
進一步的，mos傳感材料（4）采用膜材料、體材料或納米材料中的一種制作。
進一步的，通過聲場計算方法,得到加熱板（3）上聲壓效果最強處和聲學流效果最弱處,mos傳感材料（4）位置分布在所述聲壓效果最強處或所述聲學流效果最弱處。
進一步的，反射板（6）與絕緣隔熱層（2）平行放置。
本發(fā)明的工作原理是：
對壓電換能單元（1）施加激勵電壓，壓電換能單元（1）產(chǎn)生振動，振動通過絕緣隔熱層（2）表面?zhèn)鬟f至空氣中；
振動在絕緣隔熱層（2）與反射板（6）之間形成聲場（5）；
聲場（5）中的聲壓和聲學流驅(qū)動空氣中的氣體分子向mos傳感材料（4）表面運動，氣體分子與mos傳感材料（4）的氧化還原反應(yīng)，通過氧化還原反應(yīng)的程度，檢測出輸出信號的強度。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明在保證傳感器系統(tǒng)檢測精度的前提下，通過更緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)置縮小了傳感器的體積，使得傳感器能夠適合3d打印技術(shù)。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)圖和工作示意圖。
其中：1-壓電換能單元、2-絕緣隔熱層、3-加熱板、4-mos傳感材料、5-聲場、6-反射板。
具體實施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。
本發(fā)明實施例提供一種超聲輔助型mos氣體傳感器的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括：壓電換能單元1、絕緣隔熱層2、加熱板3、mos傳感材料4、聲場5、反射6。
壓電換能單元1表面固定有絕緣隔熱層2用于絕緣隔熱，絕緣隔熱層2上固定加熱板3用于傳遞振動，加熱板3上設(shè)有用于檢測氣體的mos傳感材料4，mos傳感材料4上方設(shè)置用于反射聲波的反射板6，反射板2與絕緣隔熱層2之間形成聲場5。
將壓電換能單元1固定放置于空氣環(huán)境中，當對壓電換能單元1施加激勵時，壓電換能單元1會產(chǎn)生與激勵同頻率的振動，振動通過絕緣隔熱層2傳遞至空氣中，在絕緣隔熱層2與反射板6之間形產(chǎn)生聲場5，聲場5中的氣體分子受到由聲場5產(chǎn)生的聲壓而運動，氣體分子增強與mos傳感材料5反應(yīng)，從而增強傳感性能。
壓電換能單元1直徑為10mm、厚度為0.5mm，絕緣隔熱層2的厚度為1mm,加熱板3厚度為1mm,mos傳感材料4采用sno2納米顆粒敏感材料制作，溫度為60℃，激振頻率200khz，激勵電壓20v,聲場5高度1.7mm。當被檢測氣體為酒精時，施加超聲可把傳感器的感度提高10倍。當壓電換能單元1的類型、尺寸、激振頻率、傳感材料、被檢測氣體改變時，感度增強效果也發(fā)生改變。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，能夠通過3d打印機制造，適應(yīng)3d打印機的生產(chǎn)方式；
利用超聲壓電換能單元振動產(chǎn)生的聲壓驅(qū)動空氣中氣體分子向mos傳感材料表面運動，增強氣體分子和mos傳感材料的氧化反應(yīng)，從而增強檢測輸出信號的強度，提高傳感器系統(tǒng)檢測精度。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。