一种多场景环境自适应气体半导体阵列气体传感装置

1娱乐游戏涉及气体组分传感技术领域，具体是一种多场景环境自适应气体半导体阵列气体传感装置。


背景技术：

2.在现代工业生产和日常生活中，为保护身体健康以及生命安全，气体检测和监测是非常重要的任务。传统的气体检测仪器通常只能检测一种或少数几种气体成分，而且受环境影响较大，检测精度和灵敏度有限；同时，在未知突发情况的使用具有极大的限制性。因此，研发一种能够同时检测多种气体成分，具有环境自适应能力的气体传感装置是十分必要的。目前，已有研究者通过采用半导体材料制成气体传感器，实现了对多种气体的检测。现有技术中，中国专利公开号为 cn212060109u 的实用新型专利,《一种煤矿用低浓度甲烷传感器》，公开号为 cn218544049u 的实用新型专利,《移动泄漏检测环、燃气管道泄漏检测及响应控制系统》，公开号为 cn218866595u 的实用新型专利,《一种短信燃气报警器》，以上气体组分监测传感装置仍存在响应速度慢、稳定性不佳等问题，最关键的是均需要提前安装，固定的位置以及专门的供电系统使得其环境适应能力较差;同时装置本身缺少自变形能力以提升气体传感表面积，根据调研，目前尚无相关专利或文献报道。


技术实现要素：

3.针对这些问题，本实用新型提供了一种多场景环境自适应气体半导体阵列气体传感装置，其采用多个不同的半导体材料制成气体传感器，能够同时检测多种气体成分，具有快速响应、高稳定性等优点，同时采用独特的结构能够适用多种使用环境，提高传感装置的环境适应性。
4.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
5.一种多场景环境自适应气体半导体阵列气体传感装置，包括
6.记忆合金片以及空心合金杆；
7.多个所述记忆合金片相互重叠包覆于所述空心合金杆的侧壁上；
8.每个所述记忆合金片上设置有半导体气体传感阵列。
9娱乐游戏的一种优选实施方式，所述的记忆合金片上层设置有绝缘层；
10.所述绝缘层上设置有微纳结构的半导体气体传感阵列以及阵列电路，在电路之上在设置一层保护层。
11娱乐游戏的一种优选实施方式，所述的记忆合金片在室温状态下为卷曲状态，贴合在中心锥杆表面，由于记忆合金片的叠层作用，两两叠加形成螺旋型凹槽。
12娱乐游戏的一种优选实施方式，所述的记忆合金片受温度影响，在300℃及以上的高温条件下展开为平面形态。
13娱乐游戏的一种优选实施方式，所述记忆合金片下层为加热电阻丝。
14娱乐游戏的一种优选实施方式，所述装置整体呈现锥形结构。
15娱乐游戏的一种优选实施方式，所述空心合金杆为锥形；
16.所述空心合金杆空腔内部集成供电单元，中央处理器以及信号发射器；
17.所述供电单元与所述中央处理器以及信号发射器连接。
18娱乐游戏的一种优选实施方式，所述的记忆合金片上层设置有微纳结构的半导体气体传感阵列，其中包括可对co，so2，no，nh3，ch4等对人体有害气体进行检测的微纳结构的半导体气体传感单元；
19.所述的半导气体传感单元中针对同一气体的传感单元不唯一。
20娱乐游戏的一种优选实施方式，所述的空心合金杆内壁填充有绝热材料。
21娱乐游戏的一种优选实施方式，所述装置顶端为开关按钮以及指示灯。
22.通过采用前述技术方案，本实用新型的有益效果是：
23.1娱乐游戏采用独立结构，使用过程中无需外加供电。与现有气体传感器相比，不仅可在寻常环境中使用，更可在多数突发或紧急情况下使用。器件采用锥形结构可使装置固定在大多数物体表面，且在使用过程中遇到人类难以通过的管道或裂缝时可提升装置的通过性。记忆合金表面由于存在突起的半导体气体传感单元，使得叶片在重叠后互相之间存在凹槽，这些凹槽可以使气体通过，避免影响装置在未展开状态下的气体检测能力。在遇到火灾险情，例如居民楼失火，在内部情况不明时可通过各种投掷方式将所述气体传感装置投递到需探测的区域；如在森林火灾中，装置由直升机定点投放，可提前打开装置的加热装置使记忆合金展开，降低器件的下落速度，也可直接投放，使其下落后固定在物体表面。
24.2.所述的装置在投放到位后，如环境温度较低，可通过记忆合金下层的加热丝对其进行加热，使其由卷曲状态转变为展开状态，如环境温度较高，所述装置内部的电路系统等在绝热材料的保护下可保证其正常运行。所述气体传感阵列为半导体材料，在具有较快检测速度的同时具有较好的耐高温特性。在使用时装置表面的气体传感阵列暴露在气体中，各半导体气体传感单元将检测信号传递至中央处理器中，通过数据处理得出各气体的浓度，之后可通过信号发射器将得到的数据传递至使用者终端。
25.3.所述的装置顶端设置有指示灯，环境中有害气体浓度超过设定阈值时，会发出警示光（红色），并且可根据警示光的强弱可指示出有害气体超标的程度。所述装置可共同组网使用，在同一区域布置多个所述装置，通过检测后将各区域的气体浓度汇总，可得到此区域内气体含量的总体分布。
附图说明
26.为了更加清晰地表述本实用新型的技术方案和现有技术的实施例，下面将简要介绍所需使用的附图。需要说明的是，下面描述的附图仅为本实用新型的某些实施例，对于普通技术人员而言，他们可以在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得其他附图。
27.图1是本实用新型在未展开状态下的正视图；
28.图2是本实用新型在未展开状态下的顶视图；
29.图3是本实用新型在未展开状态下的底视图；
30.图4是本实用新型在展开状态下的正视图；
31.图5是本实用新型在展开状态下的顶视图；
32.图6是本实用新型在展开状态下的底视图；
33.图7是本实用新型单个记忆合金片截面结构示意图；
34.图8是本实用新型单个记忆合金片背面结构示意图；
35.图9是本实用新型空心合金杆结构示意图。
36.图中1、记忆合金片；2、空心合金杆；3、开关；4、指示灯；5、半导体气体传感单元；6、气体传感阵列；7、绝缘层；8、阵列电路；9、加热电阻丝；10、保护层；11、空腔；12、供电单元；13、中央处理器；14、信号发射器；15、绝热层；16、凹槽。
具体实施方式
37.以下将通过本实用新型的实施例中的附图，对技术方案进行清晰、完整地描述。需要指出的是，所描述的实施例只是本实用新型的部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型的实施例，普通技术人员可以获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型的保护范围，而无需进行创造性的努力。
38.参考图1至图9，本实施实例一提出一种多场景环境自适应气体半导体阵列气体传感装置，采用半导体气体传感单元作为核心探测部件，记忆合金作为主要框架，以实现装置在多种环境中的适用性。
39.装置包括记忆合金片1以及空心合金杆2，整体呈现锥形结构。所述装置顶端为开关按钮4以及指示灯3。所述装置侧面为相互重叠的记忆合金片相互重叠形成凹槽16，所述的记忆合金片上层设置有绝缘层7，避免电流信号的流失。所述绝缘层上设置有微纳结构的半导体气体传感阵列6以及阵列电路8，在电路之上在设置一层保护层10，保护层采用树脂或者二氧化硅，在保护电路的基础上还提升了装置的抗干扰能力。所述气体传感阵列6由微米级别的半导体气体传感单元5构成。树脂可优先用环氧树脂。
40.进一步的，所述的记忆合金片1上层设置有微纳结构的半导体气体传感阵列，其中包括可对co，so2，no，nh3，ch4对人体有害气体进行检测的微纳结构的半导体气体传感单元。所述的半导体气体传感单元中针对同一气体的传感单元不唯一。
41.进一步的，所述的气体传感阵列的构成可根据特殊使用环境进行定制来改变其气体检测范围，所述的半导体气体传感单元长宽尺寸处于100-500μm，半导体气体传感单元与记忆合金片之间有绝缘层。所述的半导体气体传感单元体积小，在记忆合金卷曲时也能贴合在其表面。能够在一定程度上增加整个装置的稳定性。
42.所述记忆合金片下层为加热电阻丝9。所述空心合金杆1为锥形。所述合金杆空腔11内部集成供电单元12，中央处理器13以及信号发射器14。所述合金杆内部空腔11表面覆盖绝热层15，所述供电单元与所述中央处理电路板以及信号发射器连接。
43.进一步的，所述的空心合金杆1内壁填充有绝热材料。
44.进一步的，所述的记忆合金片在室温状态下为卷曲状态，贴合在中心锥杆表面，形成螺旋型凹槽。
45.进一步的，所述的记忆合金片受温度影响，在高温条件下展开为平面形态。
46.上述提及的气体传感阵列6，供电单元12、中央处理器13以及信号发射器14均为公知部件，其通过电连接形成完成电路结构，当打开装置顶端的开关3后装置进入工作状态，此时使用人可通过终端对装置进行控制以及数据接收，将装置投放安装到位后，在未展开
条件下，气体可直接通过凹槽16接触半导体气体传感单元5，或通过记忆合金片1下层的加热电阻丝9加热,或直接利用环境中火焰燃烧的热量使装置展开，完全暴露出表面的半导体气体传感单元5。当气体传感阵列6监测到空气中含有较高浓度的对人体有害的气体时，装置顶端的指示灯4报警，同时将信号传递至中央处理电路，而后中央电脑对数据进行分析后发送指令，通过信号发射器14会将实时监控数据传送至终端，上述电路结构及工作原理均为公知，本实用新型主要针对其产品结构进行改进。
47.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。