一种自由扩散式的气体通道的制作方法

1.本发明涉及一种自由扩散式的气体通道，属于气体传感器测试技术领域。


背景技术：

2.在常规的气体传感器设计中，为了提高测试精准度和采集数据的及时性，一般采用泵吸式的长光程吸收池的方案，可以快速地将待测气体泵吸到吸收池内达到及时响应的效果。但此方案存在以下问题：1、泵吸需要持续运行导致能耗和噪音较大，如果降低能耗只能间歇工作而无法保持实时在线；2、此方案只能用在检测机构针对样品的测试或者工商业场所，在家用场所则因噪音大、能耗高、结构复杂、体积大、采购成本高而无法得到实际应用。
3.为了满足精准快速测试的目的，对于气体传感器的气体通道要求必须满足以下条件：第一、待测气体需要尽快地扩散到传感器测试区以满足测试的即时性；第二、在测试区域的气体组分尽可能的分散均匀以保证测试数据与实际浓度相符，即保证测试的准确性；第三、待测气体需要快速地通过传感器测试区而不能长时间滞留以保证测试的实时性；第四、进气口和排气口要合理设计以保证待测气体尽可能地在传感器测试区匀速通过以给传感器足够的反应时间，进而减少漏测风险。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种自由扩散式的气体通道，该气体通道可以让气体快速地进入到传感器测试区域，同时在气室区域内充分地扩散均匀，给传感器和待测气体充分的反应时间，同时待测气体能够快速地通过排气通道扩散出去而不滞留，进而保证了测试的及时性、即时性和精准度。
5.具体而言，包括以下的技术方案：
6.本发明的第一个目的在于提供一种自由扩散式的气体通道，包括待测气体和传感器，沿所述待测气体扩散方向依次设置有进气通道、气室区域以及排气通道，所述传感器位于所述气室区域中；所述进气通道沿所述待测气体扩散方向设置有第一进气口和第一排气口，待测气体沿第一进气口进入到进气通道中，并沿第一排气口从进气通道进入到气室区域中；所述排气通道沿所述待测气体扩散方向设置有第二进气口和第二排气口，气室区域中的待测气体沿第二进气口进入到排气通道中，并沿第二排气口从排气通道排出；所述第一进气口的开口大于所述第一排气口的开口，所述第二进气口的开口大于所述第二排气口的开口。本发明提供的一种自由扩散式的气体通道用于对待测样本气体浓度的快速精准测量，根据待测气体在测试环境中的扩散方向设计了进气通道和排气通道的形状，可用于传统半导体或者催化燃烧气体传感器，也可以用于光学方式探测的气体传感器。
7.本发明的一种实施方式中，所述进气通道和/或排气通道的侧壁与进气垂直方向呈现0
°‑
45
°
夹角，所述进气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角和所述排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角相同或不同。通过此种设计可使得待测气体快速地通过进气通道进入气
室区域中的传感器测试区域，同时使得待测气体能够快速地通过排气通道扩散出去而不滞留。
8.本发明的一种实施方式中，所述进气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角小于所述排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角。
9.本发明的一种实施方式中，所述气体通道用于半导体或催化燃烧气体传感器时，所述传感器靠近所述排气通道的第二进气口；气体通道用于光学方式探测的气体传感器时，传感器根据光路的设计使光线在待测气体的扩散方向上尽可能多的多次反射以增加探测的精度为佳。
10.本发明的一种实施方式中，若干个所述进气通道以及若干个所述排气通道沿进气垂直方向错位分布。通过若干个进气通道以及若干个排气通道错位分布，使得待测气体能够尽快地扩散到传感器测试区以满足测试的即时性；使得在测试区域的气体组分能够尽可能的分散均匀，保证了测试数据与实际浓度相符，即保证测试的准确性；使得待测气体能够快速地通过传感器测试区而不能长时间滞留以保证测试的实时性；同时能够保证待测气体尽可能地在传感器测试区匀速通过以给传感器足够的反应时间，进而减少了漏测风险。
11.本发明的一种实施方式中，所述进气通道的第一进气口、第一排气口和/或排气通道的第二进气口、第二排气口的开口形状包括圆形、椭圆形、方形、长方形。并且，同侧及不同侧的进气通道和/或排气通道角度以及开口大小、形状可以相同也可以不同；根据气流的扩散模拟结果，不同侧的通道密度不同，可以为以上形状尺寸的组合形式。
12.本发明的一种实施方式中，若干个所述进气通道的第一排气口的面积之和小于第一进气口的面积之和，若干个所述排气通道的第二排气口的面积之和小于第二进气口的面积之和。
13.本发明的一种实施方式中，所述气室区域的两侧也设置进气口和/或排气口。通过气室区域两侧设置的进气口和/或排气口，可以辅助进气通道进气或排气通道排气，进一步使待测气体能够更加快速地进入气室区域中的传感器测试区域，使得待测气体能够快速地通过扩散出去而不滞留，进一步保证了测试的及时性、即时性；同时能够根据不同传感器的使用需求进行调整，应用范围广，如为传统半导体或者催化燃烧气体传感器时气室区域的两侧设置为出气口为佳；如为光学探测方式时气室区域的两侧设置为密闭结构或进气口为佳。
14.本发明的一种实施方式中，所述进气通道和排气通道沿进气垂直方向错位分布，所述排气通道的第二排气口连接有泵吸口，通过所述泵吸口使待测气体沿进气通道、气室区域、排气通道流动。本发明提供的气体通道中根据需要设置为进气通道和排气通道错开的方案用于泵吸探测的模式，泵吸方案需要考虑进气通道和排气通道的位置尽可能远，以让气体在气室内充分扩散。
15.本发明的一种实施方式中，所述进气通道和排气通道沿气室区域方向上的距离大于传感器的长度。使得待测气体能够在气室区域内充分地扩散均匀，给传感器和待测气体充分的反应时间，保证了测试的精准度。
16.有益效果
17.1、本发明可以让气体快速地进入到传感器测试区域，同时在气室区域内充分地扩散均匀，给传感器和待测气体充分的反应时间，同时待测气体能够快速地通过排气通道扩
散出去而不滞留，进而保证了测试的及时性、即时性和精准度。
18.2、本发明使得待测气体能够尽快地扩散到传感器测试区以满足测试的即时性；使得在测试区域的气体组分能够尽可能的分散均匀，保证了测试数据与实际浓度相符，即保证测试的准确性；使得待测气体能够快速地通过传感器测试区而不能长时间滞留以保证测试的实时性；同时能够保证待测气体尽可能地在传感器测试区匀速通过以给传感器足够的反应时间，进而减少了漏测风险。
附图说明
19.图1为本发明气体通道的结构原理示意图。
20.图2为本发明气体通道的气体流向示意图。
21.图3为本发明四种气体通道的俯视示意图。
22.图4为本发明用于泵吸结构时气体通道的结构原理示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.如图1-4所示，本发明提供了一种自由扩散式的气体通道，包括待测气体和传感器，沿所述待测气体扩散方向依次设置有进气通道、气室区域以及排气通道，所述传感器位于所述气室区域中；所述进气通道沿所述待测气体扩散方向设置有第一进气口和第一排气口，待测气体沿第一进气口进入到进气通道中，并沿第一排气口从进气通道进入到气室区域中；所述排气通道沿所述待测气体扩散方向设置有第二进气口和第二排气口，气室区域中的待测气体沿第二进气口进入到排气通道中，并沿第二排气口从排气通道排出；所述第一进气口的开口大于所述第一排气口的开口，所述第二进气口的开口大于所述第二排气口的开口。
27.可选地，本发明提供的一种自由扩散式的气体通道用于对待测样本气体浓度的快速精准测量。根据待测气体在测试环境中的扩散方向设计了进气通道和排气通道的形状，
具体为，沿待测气体的扩散方向上，进气通道、排气通道的同侧进气方向开口大于同侧排气方向的开口，即上述的第一进气口的开口大于第一排气口的开口，第二进气口的开口大于第二排气口的开口。具体为，所述进气通道和/或排气通道的侧壁与进气垂直方向呈现0
°‑
45
°
夹角，如图1中的a、b角度，a角度为进气通道与进气垂直方向的夹角，a为0
°‑
45
°
，b角度为排气通道与进气垂直方向的夹角，b为0
°‑
45
°
。通过此种设计可使得待测气体快速地通过进气通道进入气室区域中的传感器测试区域，同时使得待测气体能够快速地通过排气通道扩散出去而不滞留。
28.优选地，所述进气通道和/或排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角为0
°‑
30
°
。
29.可选地，本发明提供的一种自由扩散式的气体通道可用于传统半导体或者催化燃烧气体传感器，也可以用于光学方式探测的气体传感器，在于如图1所示的通道侧壁与进气垂直方向的夹角a和b的大小可以相同，也可以不同。即，所述进气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角a和所述排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角b相同或不同。
30.优选地，所述进气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角a小于所述排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角b。
31.其中，本发明提供的气体通道用于传统半导体或者催化燃烧气体传感器时，所述传感器靠近所述排气通道的第二进气口；本发明提供的气体通道用于光学方式探测的气体传感器时，传感器根据光路的设计使光线在待测气体的扩散方向上尽可能多的多次反射以增加探测的精度为佳。
32.可选地，如图2所示，若干个所述进气通道以及若干个所述排气通道沿进气垂直方向错位分布。通过若干个进气通道以及若干个排气通道错位分布，使得待测气体能够尽快地扩散到传感器测试区以满足测试的即时性；使得在测试区域的气体组分能够尽可能的分散均匀，保证了测试数据与实际浓度相符，即保证测试的准确性；使得待测气体能够快速地通过传感器测试区而不能长时间滞留以保证测试的实时性；同时能够保证待测气体尽可能地在传感器测试区匀速通过以给传感器足够的反应时间，进而减少了漏测风险。
33.如图3所示，本发明提供的气体通道中，同侧及不同侧的进气通道和/或排气通道角度以及开口大小、形状可以相同也可以不同，进气通道的第一进气口、第一排气口和/或排气通道的第二进气口、第二排气口的开口形状可以为圆形、椭圆形、方形、长方形，也可以为其他需要的形状；不同侧的通道开口的加和面积根据需要可以不同，以排气侧总面积小于进气侧总面积为佳，但原则不低于50％；即若干个所述进气通道的第一排气口的面积之和小于第一进气口的面积之和，若干个所述排气通道的第二排气口的面积之和小于第二进气口的面积之和；根据气流的扩散模拟结果，不同侧的通道密度不同，可以为以上形状尺寸的组合形式。
34.可选地，本发明提供的气体通道中，所述气室区域的两侧也设置进气口和/或排气口。通过气室区域两侧设置的进气口和/或排气口，可以辅助进气通道进气或排气通道排气，进一步使待测气体能够更加快速地进入气室区域中的传感器测试区域，使得待测气体能够快速地通过扩散出去而不滞留，进一步保证了测试的及时性、即时性；同时能够根据不同传感器的使用需求进行调整，应用范围广，如为传统半导体或者催化燃烧气体传感器时气室区域的两侧设置为出气口为佳；如为光学探测方式时气室区域的两侧设置为密闭结构或进气口为佳。
35.可选地，如图4所示，本发明提供的气体通道中也可以根据需要设置为如图1所示的进气通道和排气通道错开的方案用于泵吸探测的模式，泵吸方案需要考虑进气通道和排气通道的位置尽可能远，以让气体在气室内充分扩散。即所述进气通道和排气通道沿进气垂直方向错位分布，所述排气通道的第二排气口连接有泵吸口，通过所述泵吸口使待测气体沿进气通道、气室区域、排气通道流动，所述进气通道和排气通道沿气室区域方向上的距离远大于传感器的长度，使得待测气体能够在气室区域内充分地扩散均匀，给传感器和待测气体充分的反应时间，保证了测试的精准度。
36.综上所述，本发明可以让气体快速地进入到传感器测试区域，同时在气室区域内充分地扩散均匀，给传感器和待测气体充分的反应时间，同时待测气体能够快速地通过排气通道扩散出去而不滞留，进而保证了测试的及时性、即时性和精准度。
37.虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

技术特征：
1.一种自由扩散式的气体通道，其特征在于，包括待测气体和传感器，沿所述待测气体扩散方向依次设置有进气通道、气室区域以及排气通道，所述传感器位于所述气室区域中；所述进气通道沿所述待测气体扩散方向设置有第一进气口和第一排气口，待测气体沿第一进气口进入到进气通道中，并沿第一排气口从进气通道进入到气室区域中；所述排气通道沿所述待测气体扩散方向设置有第二进气口和第二排气口，气室区域中的待测气体沿第二进气口进入到排气通道中，并沿第二排气口从排气通道排出；所述第一进气口的开口大于所述第一排气口的开口，所述第二进气口的开口大于所述第二排气口的开口。2.根据权利要求1所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述进气通道和/或排气通道的侧壁与进气垂直方向呈现0
°‑
45
°
夹角，所述进气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角和所述排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角相同或不同。3.根据权利要求2所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述进气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角小于所述排气通道的侧壁与进气垂直方向的夹角。4.根据权利要求1所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述气体通道用于半导体或催化燃烧气体传感器时，所述传感器靠近所述排气通道的第二进气口。5.根据权利要求1所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，若干个所述进气通道以及若干个所述排气通道沿进气垂直方向错位分布。6.根据权利要求5所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述进气通道的第一进气口、第一排气口和/或排气通道的第二进气口、第二排气口的开口形状包括圆形、椭圆形、方形、长方形。7.根据权利要求5所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，若干个所述进气通道的第一排气口的面积之和小于第一进气口的面积之和，若干个所述排气通道的第二排气口的面积之和小于第二进气口的面积之和。8.根据权利要求1-7任一项所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述气室区域的两侧也设置进气口和/或排气口。9.根据权利要求1所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述进气通道和排气通道沿进气垂直方向错位分布，所述排气通道的第二排气口连接有泵吸口，通过所述泵吸口使待测气体沿进气通道、气室区域、排气通道流动。10.根据权利要求9所述的自由扩散式的气体通道，其特征在于，所述进气通道和排气通道沿气室区域方向上的距离大于传感器的长度。

技术总结
本发明公开了一种自由扩散式的气体通道，包括待测气体和传感器，沿待测气体扩散方向依次设置有进气通道、气室区域以及排气通道，传感器位于气室区域中；进气通道沿待测气体扩散方向设置有第一进气口和第一排气口，待测气体沿进气通道进入到气室区域中；排气通道沿待测气体扩散方向设置有第二进气口和第二排气口，气室区域中的气体沿排气通道排出；第一进气口的开口大于第一排气口的开口，第二进气口的开口大于第二排气口的开口。本发明可以让气体快速地进入到传感器测试区域，同时在气室区域内充分地扩散均匀，给传感器和待测气体充分的反应时间，同时待测气体能够快速地通过排气通道扩散出去而不滞留，进而保证了测试的及时性、即时性和精准度。即时性和精准度。即时性和精准度。


技术研发人员：李淼
受保护的技术使用者：因林光电科技（苏州）有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/7