催化式气体传感器零点自调校方法

摘要

本发明提供的是一种催化式气体传感器零点自调校方法。采用化学共沉淀方法制备纳米半导体二氧化锡、五氧化二锑和氧化铈复合敏感材料，材料经陈化、离心固液分离、去离子洗涤、有机溶剂脱水、真空烘干、热处理后形成敏感材料，利用甘油将敏感材料调制成浆料。利用绕线技术，将直径为0.018mm绕成直径0.2mm的线圈，并悬空焊接到标准两脚管座上。将敏感浆料涂敷到线圈上，线圈通电加热使浆料烧制成有一定强度的小球，管座经过储能焊封上带有孔的管壳，制作出对液化石油气(天然液化气、氢气、有机气)满量程小于体积分数10×10-6v/V的气敏元件。将其与催化式气体传感器集成，利用催化式气体传感器检测最低限(体积分数50×10-6v/V)远高于此气敏元件的满量程特点，可以认为当气敏元件检测限低于满量程时，认为环境被测气体浓度接近零，这时通过催化式气体传感器调理电路的单片机调整传感器零点，从而实现催化式气体传感器零点自调校功能，本发明解决了催化式气体传感器长期使用零点漂移问题，实现了催化气体传感器自校准功能，延长了催化式气体传感器的标校周期，提高了传感器的使用寿命。

权利要求

1.适用于液化石油气或天然液化气的催化式气体传感器零点自调校方法，其主要特征是：a、采用化学共沉淀方法制备纳米半导体二氧化锡、五氧化二锑和氧化铈复合敏感材料，材料经陈化、离心固液分离、去离子洗涤、有机溶剂脱水、真空烘干、热处理后形成较低电阻率的敏感材料，当敏感材料形成直径1.0mm的球形体时，阻值为10±5欧姆；

b、利用甘油、松油醇、乙二醇有机粘结剂或硝酸锡溶液将敏感材料调制成浆料；

c、利用绕线技术，将直径为0.018mm±0.02mm的铂丝绕成直径0.2mm±0.1mm的线圈，阻值10±5欧姆，并悬空焊接到标准两脚管座上；

d、利用牙签将敏感浆料涂敷到线圈上，线圈通电加热使浆料烧制成有一定强度的小球；

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e、管座经过储能焊封上带有孔的管壳，制作出满量程小于体积分数10×10 v/V的气敏元件；

f、将所制气敏元件与催化式气体传感器集成，利用催化式气体传感器检测最低限-6

50×10 v/V远高于此气敏元件的满量程特征，当气敏元件检测限低于满量程时，认为环境被测气体浓度接近零，这时通过催化式气体传感器调理电路的单片机调整传感器零点，从而实现催化式气体传感器零点自调校功能。

2.根据权利要求1所述的适用于液化石油气或天然液化气的催化式气体传感器零点自调校方法，其特征是气敏元件与催化式气体传感器集成，即可放置在一个壳体内，也可分别放置在同一环境的不同的管壳内。

3.根据权利要求1所述的适用于液化石油气或天然液化气的催化式气体传感器零点自调校方法，其特征是气敏元件的检测上限应低于催化式气体传感器的检测下限。

说明书

催化式气体传感器零点自调校方法

(一)技术领域

[0001] 本发明属于传感器制造领域，特别涉及到一种催化式气体传感器零点自调校方法。(二)背景技术

[0002] 气体传感器涉及的种类及敏感机理很多，其中催化式气体传感器是气体传感器家族中，以线性输出、定量标定、精度高等特点，成为应用最为广泛一类气体传感器。

[0003] 半导体式原理气体传感器是可燃性气体传感器家族中，应用最为广泛一类传感器。催化式气体传感器存在以下问题，并影响其性能及应用。(1)传统催化式传感器标校期较短。一般情况，煤矿用催化式瓦斯气体传感器需要7天一标校，化工危险环境用催化式气体传感器6个月一标校，民用场所用催化式气体传感器12个月一标校。这其中因催化式传感器零点输出漂移而需标校的产品占有60％以上的比例。(2)传统催化式传感器输出零点只能靠实验室标校调整，不能实现实时自校准零点。(3)传统催化式传感器零点受环境温度、湿度、气氛干扰较大，只能采取多种传感器一起使用才能进行补偿而消除环境干扰，多传感器应用不但大大提高产品成本，而且给应用带来繁琐和困难。

[0004] 采用化学共沉淀方法制备纳米复合敏感材料，制作出对液化石油气(天然液化-6气、氢气、有机气)满量程小于体积分数10×10 v/V的气敏元件。将其与催化式气体传感-6
器集成，利用催化式气体传感器检测最低限(体积分数100×10 v/V)远高于此气敏元件的满量程特点，可以认为当气敏元件检测限低于满量程时，认为环境被测气体浓度接近零，这时通过催化式气体传感器调理电路自动调整传感器零点，从而实现催化式气体传感器零点自调校功能。

[0005] 本发明方法的有益效果是，可以实现催化式气体传感器零点自校准。这种利用低量程敏感元件的输出特性来修正催化式气体传感器零点参数，解决了传统催化式气体传感器零点存在的漂移问题，使催化式气体传感器具有抗环境干扰能力，延长了催化式气体传感器的标校周期，提高了传感器的使用寿命。(三)发明内容

[0006] 本发明的目的是为了解决传统催化传感器存在的以下问题：(1)传统催化式传感器标校期较短(2)传统催化式传感器输出零点只能靠实验室标校调整，不能实现实时自校准零点。(3)传统催化式传感器零点受环境温度、湿度、气氛干扰较大，只能采取多种传感器一起使用才能进行补偿而消除环境干扰。

[0007] 本发明的目的是这样实现的：

[0008] a、采用化学共沉淀方法制备纳米二氧化锡、五氧化二锑和氧化铈复合敏感材料，材料经陈化、离心固液分离、去离子洗涤、有机溶剂脱水、真空烘干、热处理后形成敏感材料。

[0009] b、利用有机粘结剂(或硝酸锡溶液)将敏感材料调制成浆料。

[0010] c、利用绕线技术，将铂丝绕成线圈，并悬空焊接到标准两脚管座上。

[0011] d、利用牙签等将敏感浆料涂敷到线圈上，线圈通电加热使浆料烧制成有一定强度的小球。

[0012] e、管座经过储能焊封上带有孔的管壳，制作出对气敏元件。

[0013] f、将所制气敏元件与催化式气体传感器集成，利用催化式气体传感器检测最低限远高于此气敏元件的满量程特征，当气敏元件检测限低于满量程时，认为环境被测气体浓度接近零，这时通过催化式气体传感器调理电路的单片机调整传感器零点，从而实现催化式气体传感器零点自调校功能。

[0014] 本发明还可以包括这样一些特征：

[0015] 1、所制作的复合敏感材料电阻率要较低，制作出阻值在10±5欧姆左右。

[0016] 2、所述的有机粘结剂可以是甘油、松油醇、乙二醇等有机溶剂。

[0017] 3、所述的铂丝直径为0.018mm±0.02mm，绕成线圈的直径0.2mm±0.1mm，阻值10±5欧姆左右。

[0018] 4、所述的气敏元件对液化石油气(天然液化气、氢气、有机气)满量程小于体积分-6数10×10 v/V。

[0019] 5、所述的催化式气体传感器检测最低限大于体积分数50×10-6v/V。(四)附图说明

[0020] 图1低量程气敏元件传感器制备工艺流程图

[0021] 图2低量程气敏元件结构示意图

[0022] 图3敏感元件与催化式气体传感器集成示意图(五)具体实施方式

[0023] 参照图1，表示低量程气敏元件传感器制备工艺流程图，该流程概括起来有以下工艺步骤组成：制备纳米复合材料-陈化-固液分离-洗涤-脱水-烘干-热处理-浆料-绕线圈-焊接-涂敷-加热-封管壳-与催化式气体传感器集成-零点自调校。各工步之间的制造方法可以根据具体要求进行组合。

[0024] 具体实施方式如下：

[0025] a、采用化学共沉淀方法制备纳米半导体二氧化锡、五氧化二锑和氧化铈复合敏感材料，材料经陈化、离心固液分离、去离子洗涤、有机溶剂脱水、真空烘干、热处理后形成较低电阻率的敏感材料，当敏感材料形成直径1.0mm的球形体时，阻值为10±5欧姆左右。

[0026] b、利用甘油、松油醇、乙二醇等有机粘结剂(或硝酸锡溶液)将敏感材料调制成浆料。

[0027] c、利用绕线技术，将直径为0.018mm±0.02mm的铂丝绕成直径0.2mm±0.1mm的线圈，阻值10±5欧姆左右，并悬空焊接到标准两脚管座上。

[0028] d、利用牙签等将敏感浆料涂敷到线圈上，线圈通电加热使浆料烧制成有一定强度的小球。

[0029] e、管座经过储能焊封上带有孔的管壳，制作出满量程小于体积分数10×10-6v/V的气敏元件。

[0030] f、将所制气敏元件与催化式气体传感器集成，利用催化式气体传感器检测最低限-650×10 v/V远高于此气敏元件的满量程特征，当气敏元件检测限低于满量程时，认为环境被测气体浓度接近零，这时通过催化式气体传感器调理电路的单片机调整传感器零点，从而实现催化式气体传感器零点自调校功能。