基于涡街与压电薄膜的氢气传感器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于涡街与压电薄膜的氢气传感器及其制备方法。通过旋转涂覆方法，实现微米级压电薄膜的制备；之后，通过磁控溅射手段在微纳纤维上修饰气敏层与对照电极层；最后对复合压电膜极化封装组装部件实现基于涡街与压电薄膜的氢传感单元制备。本发明采用旋转涂覆与磁控溅射方法，实现气敏压电薄膜的制备；通过机械加工加工涡街。整个制备过程耗时短，耗能少，效率高；在材料方面仅用到少量的金属、聚合物溶液与靶材，材料成本低；通过对溶剂参数和操作参数的调整，可以更为精确的控制压电薄膜的厚度；通过调节溅射参数，可以实现气敏层厚度的调节。该传感器兼具流量检测与浓度检测的功能，可以同时检测管道的流量与氢气浓度，具有良好的动态特性与较高的灵敏度。

主权项

一种基于涡街与压电薄膜的氢气传感器，其特征在于：它包括一外筒壁（2），在外筒壁（2）前端固定一涡街发生器（1），后端对称安装氢敏压电传感单元（3）和对照压电传感单元（4）；当气体流动时，涡街发生器（1）产生气体涡街（11），氢敏压电传感单元（3）和对照压电传感单元（4）在气体涡街（11）影响下受迫振动产生信号；当氢气浓度变化时，氢敏压电传感单元（3）表面复合压电薄膜固有频率变化导致氢敏压电传感单元（3）和对照压电传感单元（4）输出信号相位差发生变化，根据输出信号相位差值测得氢气浓度；同时，当气体流量发生变化时，氢敏压电传感单元（3）与对照压电传感单元（4）输出信号频率发生变化，根据输出信号频率得到气体流量。