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1、(10)申请公布号 CN 103575812 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575812 A (21)申请号 201310559984.2 (22)申请日 2013.11.12 G01N 29/30(2006.01) (71)申请人 南京工业大学 地址 210009 江苏省南京市中山北路 200 号 41 号信箱 (72)发明人 殷晨波 顾春虎 朱亚军 朱斌 杨柳 (74)专利代理机构 江苏圣典律师事务所 32237 代理人 胡建华 (54) 发明名称 一种双通道声表面波器件测试装置 (57) 摘要 本发明公开了一种双通道声表面波器件测试 装置， 包括本体、 频率计。
2、数器、 稳压电源以及电压 信号采集器， 本体上方设有向内凹陷的容纳声表 面波器件的气体反应腔以及与气体反应腔连通的 进气孔和出气孔， 气体反应腔上设有用于密封的 上盖板 ； 本体内设有两个信号检测位， 其中一个 信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器， 另 一个信号检测位连接频率计数器 ； 一个信号检测 位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管， 铜套管 的顶端与气体反应腔的底面齐平， 每个铜套管各 自对应连接一个同轴电缆连接头， 本体内铜套管 与同轴电缆连接头的位置设为屏蔽腔 ； 连接稳压 电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴 电缆连接头， 一个连接稳压电源， 另一个连接电压 信号采集器。 。
3、(51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103575812 A CN 103575812 A 1/1 页 2 1. 一种双通道声表面波器件测试装置， 其特征在于， 包括本体、 频率计数器、 稳压电源 以及电压信号采集器， 本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔以及与气 体反应腔连通的进气孔和出气孔， 气体反应腔上设有用于密封的上盖板 ； 本体内设有两个 信号检测位， 其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器， 另一个信号。
4、检测位连 接频率计数器 ； 一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管， 铜套管的顶端与气体反应腔的 底面齐平， 每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头， 本体内铜套管与同轴电缆连接 头的位置设为屏蔽腔 ； 连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴电缆连接头， 一个连接稳压 电源， 另一个连接电压信号采集器 ； 连接频率计数器的信号检测位的两个同轴电缆连接头同时连接频率计数器 ； 所述电压信号采集器和频率计数器同时连接计算机。 2. 根据权利要求 1 所述的一种双通道声表面波器件测试装置， 其特征在于， 所述气体 反应腔的底面对应声表面波器件的位置设有凹槽， 凹槽内由上至下依次。
5、设有导热硅胶片， 微加热板以及石棉， 其中微加热板通过导线引出本体连接一温控仪。 3. 根据权利要求 1 所述的一种双通道声表面波器件测试装置， 其特征在于， 所述铜套 管外嵌套有聚四氟乙烯套。 4. 根据权利要求 1 所述的一种双通道声表面波器件测试装置， 其特征在于， 所述上盖 板与本体之间设有密封橡胶垫圈。 5. 根据权利要求 1 所述的一种双通道声表面波器件测试装置， 其特征在于， 所述气体 反应腔内填充有聚四氟乙烯填充物。 权 利 要 求 书 CN 103575812 A 2 1/4 页 3 一种双通道声表面波器件测试装置 技术领域 0001 本发明涉及一种传感器检测装置， 特别是一。
6、种双通道声表面波器件测试装置。 背景技术 0002 目前， 声表面波气体传感器主要由叉指换能器， 气敏薄膜， 压电基底构成。传感器 工作时， 主要通过在压电基底上的叉指换能器， 进行的由电到弹性波再到电的能量转换。 当 其能量处于弹性波阶段时， 声表面波经过敏感薄膜时， 由于敏感薄膜对气体的吸附， 致使薄 膜的杨氏模量， 体积， 电导率等发生变化， 从而使弹性波的频率和器件的电阻发生变化。通 过对频率或电阻变化量进行检测即可得知气体浓度的变化。 0003 传感器的激励需要高频信号， 而高频信号极易互相干扰产生无线电发射效应， 因 此对声表面波器件的测试需要有良好的接地和屏蔽。 发明内容 000。
7、4 发明目的 ： 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足， 提供一种双通道 声表面波器件测试装置。 0005 为了解决上述技术问题， 本发明公开了一种双通道声表面波器件测试装置， 包括 本体、 频率计数器、 稳压电源以及电压信号采集器， 本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波 器件的气体反应腔以及与气体反应腔连通的进气孔和出气孔， 气体反应腔上设有用于密封 的上盖板 ； 本体内设有两个信号检测位， 其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采 集器， 另一个信号检测位连接频率计数器 ； 0006 一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管， 铜套管的顶端与气体反应 腔的底面齐平， 每个铜套。
8、管各自对应连接一个同轴电缆连接头， 本体内铜套管与同轴电缆 连接头的位置设为屏蔽腔 ； 0007 连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同轴电缆连接头， 一个连接 稳压电源， 另一个连接电压信号采集器 ； 0008 连接频率计数器的信号检测位的两个同轴电缆连接头同时连接频率计数器 ； 0009 所述电压信号采集器和频率计数器同时连接计算机。 0010 本发明中， 所述气体反应腔的底面对应声表面波器件的位置设有凹槽， 凹槽内由 上至下依次设有导热硅胶片， 微加热板以及石棉， 其中微加热板通过导线引出本体连接一 温控仪。 0011 本发明中， 所述铜套管外嵌套有聚四氟乙烯套。 0012 本。
9、发明中， 所述上盖板与本体之间设有密封橡胶垫圈。 0013 本发明中， 所述气体反应腔内填充有聚四氟乙烯填充物。聚四氟乙烯填充物前后 两端开有连通进气孔和出气孔的气体流向引导槽， 聚四氟乙烯填充物上表面还有两个热电 偶探头插入孔以及热电偶探头引线放置槽， 热电偶探头引线引出连接至电压信号采集器。 0014 本发明用于含直流信号和射频信号并且是对一定浓度气体进行测试的声表面波 说 明 书 CN 103575812 A 3 2/4 页 4 器件中， 而且该装置还能满足器件温度加热测试需求。 0015 本发明的测试装置具有双通道的测试功能， 每个通道都含有独立的声表面波器 件， 可采用控制变量法， 。
10、同时测得声表面波器件的两种响应， 并进行对比， 可对实验结果提 供一个全面详尽的数据参考。 0016 本发明的优点 ： 1， 该声表面波气体测试装置具有双通道结构， 可分别对声表面波 器件的质量效应和器件的电导率效应进行测量对比。2， 该夹具更换器件方便且接触可靠。 3， 屏蔽腔设计巧妙完全适合短距离 TO 系列引脚信号的隔离。4， 该夹具较为紧凑小巧易携 带。5， 夹具气腔在抽真空状态下， 能保持 5 小时气压不变， 密封性能较好。6， 该夹具除加热 引出线较难拆除， 其余均采用螺纹和嵌套连接， 更换拆除均很方便。 附图说明 0017 下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，。
11、 本发明的上述和 / 或其他方面的优点将会变得更加清楚。 0018 图 1 为本发明总体结构示意图。 0019 图 2 为测试装置剖视示意图。 0020 图 3 为测试装置剖视局部放大示意图。 0021 图 4 为测试装置 （不带 TO 管座） 俯视图。 0022 图 5 为测试装置 （带 TO 管座） 俯视图。 具体实施方式 0023 本发明公开一种双通道声表面波器件测试装置， 包括本体、 频率计数器、 稳压电源 以及电压信号采集器， 本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔以及与气 体反应腔连通的进气孔和出气孔， 气体反应腔上设有用于密封的上盖板 ； 本体内设有两个 信号检测位，。
12、 其中一个信号检测位连接稳压电源和电压信号采集器， 另一个信号检测位连 接频率计数器 ； 一个信号检测位包括两个同轴电缆连接头以及铜套管， 铜套管的顶端与气 体反应腔的底面齐平， 每个铜套管各自对应连接一个同轴电缆连接头， 本体内铜套管与同 轴电缆连接头的位置设为屏蔽腔 ； 连接稳压电源和电压信号采集器的信号检测位的两个同 轴电缆连接头， 一个连接稳压电源， 另一个连接电压信号采集器 ； 连接频率计数器的信号检 测位的两个同轴电缆连接头， 同时连接频率计数器 ； 所述电压信号采集器和频率计数器同 时连接计算机。 0024 所述气体反应腔的底面对应声表面波器件的位置设有凹槽， 凹槽内由上至下依次。
13、 设有导热硅胶片， 微加热板以及石棉， 其中微加热板通过导线引出本体连接一温控仪。 0025 所述铜套管外嵌套有聚四氟乙烯套。 0026 所述上盖板与本体之间设有密封橡胶垫圈。 0027 所述气体反应腔内填充有聚四氟乙烯填充物。填充物的下表面也开有一个凹面， 这个凹面是为了防止填充物压到声表面波器件。 0028 进气孔和出气孔为直径为 3mm 的气体通道孔。气体反应腔的密封的上盖板可有效 阻隔外界对内部声表面波器件的电磁干扰。同时也为气体的传入与传出提供一个密闭通 道。气体反应腔底面还开有直径为 1mm 与 TO 管座引脚对应的 6 个盲孔。 说 明 书 CN 103575812 A 4 3/。
14、4 页 5 0029 夹具主体底部开有四个高频信号屏蔽腔， 他们之间相互隔绝且为圆柱形， 可减少 含有尖端形状的产生。同时夹具主体左右也分别开有两个方板同轴电缆连接头内芯端通 孔， 该孔与对应的屏蔽腔相同。 方板同轴电缆连接头内芯端可插入该孔， 紧固方板同轴电缆 连接头周围的四个螺丝可将方板同轴电缆连接头固定于夹具主体上。 0030 本体内铜套管与同轴电缆连接头的屏蔽腔为四个， 四个屏蔽腔中两个为一组连通 孔从左至右为两个电信号通道， 即双通道。 四个聚四氟乙烯套管嵌入其中， 然后将四个长铜 套管装入聚四氟乙烯套管中， 长铜套管的底端通过锡焊与长板同轴电缆连接头内芯相连。 电信号从方板同轴电缆。
15、连接头标准头进入， 通过长铜套管传导至器件输入引脚上， 套在长 铜套管上的聚四氟乙烯套可有效绝缘， 避免电信号传导到黄铜制成的夹具主体上。 0031 实施例 0032 更具体的说， 如图 1， 2， 4 所示， 包括本体 13、 频率计数器、 稳压电源以及电压信号 采集器， 本体上方设有向内凹陷的容纳声表面波器件的气体反应腔 6 以及与气体反应腔连 通的进气孔 11 和出气孔 24。气体反应腔 6 上设有用于密封的上盖板 1， 密封橡胶垫圈 2 设 置在盖板下方。本体 13 内设有两个信号检测位， 其中一个信号检测位连接稳压电源和电压 信号采集器， 另一个信号检测位连接频率计数器。一个信号检测。
16、位包括两个同轴电缆连接 头 7 以及铜套管 19， 铜套管的顶端与气体反应腔的底面齐平， 每个铜套管各自对应连接一 个同轴电缆连接头， 本体内铜套管 19 与同轴电缆连接头 14 的接触的位置延伸到本体的下 端设为开口的屏蔽腔 15 ； 本体 13 上的边缘设有直径为 2mm 的螺纹孔， 盖板 1 和密封橡胶垫 圈 2 对应位置设有螺纹孔， 三者通过螺栓固定连接。 0033 如图 1、 3 所示， TO 系列管座 4 底部有 5 个长伸出引脚 18， 其引脚通过如图 4 所示 的 2 个长铜管 19 内孔 25 和周围的 3 个盲孔 23 紧密嵌入配合。一个通道内电信号按从左 至右的顺序 （如。
17、图 4 中箭头所示） ， 经过同轴电缆连接头 7， 长铜套管 19， TO 管座引脚 18， 金 丝连线 17， 声表面波器件 3， 金丝连线 17， 引脚 18， 长铜套管 19， 同轴电缆连接头 7。TO 管座 4中传递信号的两个引脚18在安装时都要与各自对应的长铜管套19接触紧密， 在长铜管套 19 外设有聚四氟乙烯套 20， 其可用来隔绝电信号在传输过程中与夹具本体 13 的接触。 0034 在夹具本体 13 上端气体反应腔 6 底面上开有深 4mm 的长方体形凹槽 22。凹槽 22 底部和四周都涂有一层绝缘胶， 凹槽 22 最底层首先放置一片石棉 10， 它主要起到隔热绝缘 作用。在。
18、石棉 10 上方放置微加热板 9， 金属板 9 接线端接有加热导线。夹具本体 13 左侧上 方开有一个加热导线引出孔 21， 连接微加热板 9 的导线即从该孔 21 引出， 导线周围涂有密 封胶， 使得导线引出孔21处于密封状态。 在微加热板9上还放有一层导热硅胶片8， 该硅胶 片 8 导热系数达 3W/MK, 主要起到导热绝缘作用。 0035 如图 1 所示微加热板 9， 加热板 9 相当于一个加热电阻， 电流通过时将电能转换为 热能， 加热导线穿过引出孔 21 接在温控仪上， 通过温控仪即可控制其加热温度。 0036 如图 1 总体结构示意图可以清楚的展示各零部件的安装与配合关系。 003。
19、7 夹具的安装顺序如下 ： 先将聚四氟乙烯套 20 装入聚四氟乙烯套孔 5， 然后将铜套 管 19 装入聚四氟乙烯套 20。将四个方板同轴电缆连接头 7 的内芯端 14 分别插入屏蔽腔连 通孔 12， 再分别用 M24 的螺丝加以紧固， 紧固完毕后将长铜套管 19 的底端用锡焊 16 与 方板同轴电缆连接头内芯 14 连接。完成上述步骤后， 开始安装加热部分， 在方形凹槽 22 内 部均匀的涂上一层绝缘胶， 先将长方形石棉10按照槽型平放在凹槽22底部， 将加热导线线 说 明 书 CN 103575812 A 5 4/4 页 6 头连接好微加热板 9， 将连接好导线的加热板 9 平放于石棉 1。
20、0 上， 加热导线另一端穿过导 线引出孔 21 连至温控仪， 导线引出孔 21 与导线的接洽处涂上密封胶防止气体泄露。在微 加热板 9 上继续放置导热硅胶片 8 压紧， 可以起到绝缘和导热的作用。接下来安装 TO 系列 管座 4， 将管座的 5 个引脚对应着盲孔 23 和长铜套管 19 内孔插入即可。然后将橡胶垫圈 2 按照对应的螺纹孔放置在凸台上边缘， 再盖上盖板 1。气腔 6 的进出气孔 11 可通过铁导管 引入气体和接着从出气孔 24 引出气体， 铁导管与气孔 11 和 24 的接洽处涂上密封胶进行密 封， 然后在气腔 6 中放入声表面波器件， 接着将聚四氟乙烯填充物对应着放入， 气体通。
21、过进 气孔 11 后经过填充物气体引导槽可到达器件表面。在填充物上表面热电偶探头插入孔中 插入热电偶探针， 用来探测器件 3 上表面温度， 观察器件表面温度与温控仪设定值的温度 差值。热电偶引出线沿着引出线槽穿至孔 21， 连接到外部的电压采集卡上。 0038 如图 4 所示， 气腔 6 底端开有六个盲孔 23， 盲孔的直径为 1mm 与 TO 管座系列的引 脚直径相同， 管座的接地引脚直接嵌入这六个盲孔且与夹具本体 13 直接接触， 大块的黄铜 可看成 “地” ， 达到 TO 管座良好接地。 0039 该装置的最主要最独特之处是双通道， 一通道测器件的质量效应， 另一通道测器 件的电导率效应。
22、。 声表面波器件实验无非为两大基础分支， 一个为质量效应， 一个为电导率 效应。因此在此夹具装置上， 对通道一构建振荡电路图， 首先加入声表面波器件后， 通电让 整个电路起振， 通过频率计数器来记录电路中的频率， 通气后， 器件的频率会发生变化， 然 后通过 Labview 组态软件编程将数据记录下来。对通道二构建如图 1 所示的电回路， 在直 流信号的输入端接有带变压器的稳压电源， 提供稳定的电压供给， 在接收端有 Aglient 的 集成数据采集器， 数据采集器包括数据采集卡和后续信号调理电路， 数据采集器采集来的 电阻变化值通过 Aglient 自带的软件进行记录和处理。两通道的声表面波器件均以相同材 料， 规格制成， 置于 TO 管座上。通过同时对两通道的测量， 可以观测出器件在气体中是如何 发生两种效应变化的。 说 明 书 CN 103575812 A 6 1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103575812 A 7 2/5 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103575812 A 8 3/5 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103575812 A 9 4/5 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103575812 A 10 5/5 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103575812 A 11 。