专利名称：一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，涉及气体传感器，具体涉及防止声表面波气体传感器阵 列单元间电磁干扰的方法。
背景技术：
声表面波气体传感器是在声表面波器件上沉积一层敏感薄膜，并组成振荡电路而构成。 当待检测的目标气体被敏感薄膜吸附后，敏感膜的密度(质量)、电导、粘弹性等的变化导致 声速的改变，由振荡电路测试出频率或相位的变化，从而达到检测的目的。它具有灵敏度高、 体积小、与半导体工艺兼容、功耗小、便于遥测等特点。声表面波气体传感器对目标气体的选择性吸附完全由敏感薄膜的物理化学特性决定，使 用单一的敏感材料总存在某种程度的交叉敏特性，对于目标气体具有完全特异性吸附能力的 敏感材料几乎是没有的。为解决此问题，通常采用传感器阵列，在每个单元上涂覆不同的敏 感材料，阵列给出多重信息，通过模式识别技术定性甚至定量地确定待测气体的成分及浓度。
通常，声表面波气体传感器阵列中的每个单元都具有独立的振荡电路，并且振荡频率是 极为相近的。当将阵列中所有单元集成在一起时，阵列单元间的高频信号会发生严重的电磁 干扰，特别是当在一个压电基板上制作声表面波传感器阵列时，阵列单元间还可能存在着声 学串扰。此外，即使是对于单个声表面波传感器而言，为了消除环境中温度等的影响，也通 常采用双通道结构，存在着同样的电磁干扰问题。这些干扰降低了传感器的信噪比，影响传 感器的探测灵敏度。
为解决声表面波传感器各声通道或声表面波传感器阵列各阵列单元之间的电磁干扰，现 有的解决方案主要在于器件方面的改进或电路方面的改进。 1)器件方面的改进
美国专利US5325704公开了一种声表面波化学传感器阵列，采用了在声通道间涂覆吸声 材料的措施来降低电磁干扰。其他在器件方面的改进主要是针对声表面波滤波器的，虽然从 原理上讲在这些改进了的滤波器上涂覆敏感薄膜后就可用作声表面波传感器，但并没有相关 的文献报道。如专利CN99804380.X公开了一种声表面波滤波器，通过对叉指电极IDT的特 殊设计，使得IDT对称工作时，感应的磁通为零。美国专利申请US20070279156A1公开了
一种具有改进的频率选择性和隔离性的声表面波滤波器，通过在相邻声通道间设置接地的金属电极，达到减少串扰，增强隔离的目的。 2)电路方面的改进
美国专利US6321588B1公开了一种化学传感器阵列，采用了功率复用器来给每个传感 器单元顺序供电，这样在每个时间段里，都只有一个声表面波传感器单元在工作，从根本上 消除了电磁干扰。但上述专利存在着采样时间长的缺点，因为当每个声表面波传感器重新启 动后，需要一定的时间达到热平衡，否则传感器的灵敏度会降低。为此，欧洲专利EP9806011 在每个振荡电路中增加了一个可控移相器，振荡电路除移相器外的其他部分，如功率放大器 等总是处于上电状态，而移相器由FPGA时序选通，并工作在各自的最佳相位点上，从而达 到与美国专利6321588B1相同的目的，但减少了热平衡时间。
上述两类改进方法存在如下缺点(1)器件方面的改进都是针对单片集成型器件而进行 的，将多个传感器单元集成在一个压电基板上，虽然有利于器件小型化，但不利于多种敏感 薄膜的涂覆。敏感薄膜多采用有机薄膜，其选择性大大好于无机薄膜。有机薄膜的制备方法 有旋涂、喷涂、浸涂、LB膜、自组装等，在同一个阵列器件的不同区域要制备多种有机薄膜， 增加了工艺的难度，甚至工艺上不兼容。(2)电路方面的改进采用了各个传感器单元依次工 作的原理，不可避免地延长了采样时间，降低了传感器的响应速度，使其难以满足有毒、易 燃、易爆气体检测对快响应的要求。
发明内容
本实用新型提供一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，能够完全消除声表 面波气体传感器各声通道或声表面波传感器阵列各阵列单元之间的电磁千扰，且结构简单， 易于制作。
本实用新型所提出的技术问题是这样解决的
一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，如图2所示，包括至少两个声表面 波器件和驱动电路，其特征在于，还包括一个气体配送系统，所述气体配送系统由微型气泵 和至少两个金属小室构成，每个声表面波器件分别位于独立的金属小室内，各金属小室之间 由通气孔贯通。
根据上述方案提供的一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，所述声表面波
器件和驱动电路安装在印制电路板上；所述所有金属小室构成一个整体的金属屏蔽罩，所属
金属屏蔽罩安装在印制电路板上；所述金属屏蔽罩与印制电路板之间具有气密垫，以保证金
属小室除通气孔之外的气密性。根据上述方案提供的一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，按照气体流动 的方向，各声表面波器件可采用串联或并联的方式分别位于独立的金属小室内。当各声表面 波器件采用串联方式分别位于独立的金属小室内时，所述气体配送系统具有一个进气孔和一 个微型气泵；当各声表面波器件釆用并联方式分别位于独立的金属小室内时，所述气体配送 系统具有与声表面波器件并联路数相同的进气孔和微型气泵。
按照上述方案提供的一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于所 述声表面波器件与其相应的驱动电路位于同一金属小室内。
按照上述方案提供的一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于所 述声表面波器件与其相应的驱动电路分别位于印制电路板两面，金属小室里只放置声表面波 器件。
按照上述方案提供的一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于， 所述声表面波器件为瑞利波器件、乐甫波器件、表面横波器件、兰姆波器件或水平剪切板波 器件。
本实用新型有如下优点
本实用新型由于将声表面波气体传感器阵列中的各个声表面波器件分别置于独立的金属 小室之内，使得声表面波气体传感器阵列具有电磁屏蔽的功能。且本实用新型具有结构简单， 加工容易，电磁屏蔽效果好，应用广泛广的特点。


图1为带有气室的屏蔽罩。
图2为传感器阵列安装示意图。 其中，1为含有多个金属小室的金属屏蔽罩；2为气孔；3为气室；4为声表面波器件；5为 气密垫；6为印制电路板；7为驱动电路中的振荡电路；8为驱动电路中的混频电路。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示是带有气室的屏蔽罩，该金属屏蔽罩1由金属铜制成，内含4个气室3， 呈直线排列的串联结构，气室3之间以及与外部环境之间由气孔2导通，通过微型气泵(图 中未画出)抽气实现气体在各个气室3内的流动。
图2所示是该带有气室的屏蔽罩与传感器阵列的安装示意图。首先将声表面波器件4及其电路安装在印制电路板6上，优化的情况是将振荡电路7、混频电路8等电路安装在印制 电路板6的一面，而将声表面波器件4安装在印制电路板6的另一面，4个声表面波器件4 也呈直线排列，与金属屏蔽罩1中气孔3的位置一一对应。然后将金属屏蔽罩1扣在印制电 路板6上，使得声表面波器件4埋入气室3中，气密垫5紧贴在金属屏蔽罩1的上端面上并 用螺钉(图中未画出)固定。
上述实施例的4个声表面波器件4中，位于气流前方的3个声表面波器件4a上涂覆有不 同的敏感薄膜构成3个声表面波传感器(测量通道)，而最后一个声表面波器件4b上没有敏 感薄膜，作为公用的的参比通道。声表面波器件4b对应气室是完全密闭的，没有气孔与外界 相通。
权利要求1、一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，包括至少两个声表面波器件和驱动电路，其特征在于，还包括一个气体配送系统，所述气体配送系统由微型气泵和至少两个金属小室构成，每个声表面波器件分别位于独立的金属小室内，各金属小室之间由通气孔贯通。
2、 根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于， 所述声表面波器件和驱动电路安装在印制电路板上；所述所有金属小室构成一个整体的金属 屏蔽罩，所属金属屏蔽罩安装在印制电路板上；所述金属屏蔽罩与印制电路板之间具有气密 垫，以保证金属小室除通气孔之外的气密性。
3、 根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于， 所述各声表面波器件按照气体流动的方向采用串联的方式分别位于独立的金属小室内；所述 气体配送系统具有一个进气孔和一个微型气泵。
4、 根据权利要求l所述的具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于， 所述各声表面波器件按照气体流动的方向采用并联的方式分别位于独立的金属小室内；所述 气体配送系统具有与声表面波器件并联路数相同的进气孔和微型气泵。
5、 根据权利要求l所述的具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于， 所述声表面波器件与其相应的驱动电路位于同一金属小室内。
6、 根据权利要求l所述的具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于所 述声表面波器件与其相应的驱动电路分别位于印制电路板两面，金属小室里只放置声表面波 器件。
7、 根据权利要求l所述的具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，其特征在于， 所述声表面波器件为瑞利波器件、乐甫波器件、表面横波器件、兰姆波器件或水平剪切板波 器件。
专利摘要一种具有电磁屏蔽功能的声表面波气体传感器阵列，属于电子技术领域，涉及气体传感器，具体涉及防止声表面波气体传感器阵列单元间电磁干扰的方法。包括至少两个声表面波器件和驱动电路，其特征在于，还包括一个气体配送系统，所述气体配送系统由微型气泵和至少两个金属小室构成，每个声表面波器件分别位于独立的金属小室内，各金属小室之间由通气孔贯通。本实用新型巧妙地将气体配送和电磁屏蔽两项功能合二为一，具有结构简单易于实现，电磁屏蔽效果好等特点。
文档编号G01N29/07GK201364325SQ20092007878
公开日2009年12月16日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者杜晓松, 罗凤武, 蒋亚东, 靖红军 申请人:电子科技大学