本發(fā)明屬于半導(dǎo)體氣體傳感器。

背景技術(shù)：

1、隨著我國電力工業(yè)快速發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模持續(xù)擴大，電力變壓器是電力系統(tǒng)中不可或缺的核心裝備，變壓器故障會影響整個電力系統(tǒng)的正常運行。對變壓器油中溶解氣體成分的檢測可以實現(xiàn)對變壓器故障及時預(yù)警，避免影響電力系統(tǒng)的運行。c2h2氣體作為典型的變壓器油中溶解特征氣體，其在變壓器中的釋放往往意味著變壓器出現(xiàn)了過熱故障，及時有效地檢測c2h2氣體對維護變壓器設(shè)備運行安全具有重要意義。目前傳統(tǒng)的氣敏性能測試大多以干燥空氣為背景氣體，然而，在現(xiàn)實的變壓器檢測應(yīng)用場景中，在進行氣體檢測之前需要一系列前處理，包括變壓器油的取樣、凈化，油中溶解氣體脫氣分離等。從變壓器油中溶解氣體脫氣過程需要進行抽真空處理，真空脫氣后需要進行色譜柱分離，為防止分離柱在高溫下被氧化，常以氮氣(n2)作為載氣。而現(xiàn)有的半導(dǎo)體的c2h2傳感器需要氧氣在表面活化轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚匝酰缓笈cc2h2反應(yīng)，產(chǎn)生對應(yīng)的電信號，無法在無氧條件下對c2h2氣體響應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有半導(dǎo)體c2h2氣體傳感器無法在無氧條件下對c2h2氣體響應(yīng)的問題，現(xiàn)提供一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器。

2、本發(fā)明所述一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，包括：氣敏材料層、叉指電極、隔離薄膜、加熱器、支撐薄膜和底座；

3、所述底座為正方體，所述正方體的中心開有正方形通孔，所述正方體一個開有通孔的表面一次貼設(shè)有支撐薄膜、加熱器、隔離薄膜、叉指電極和氣敏材料層；

4、所述氣敏材料層、叉指電極、隔離薄膜、加熱器和支撐薄膜的中心均與正方體的通孔對應(yīng)；

5、所述隔離薄膜用于對叉指電極與加熱器之間的電性連接進行隔離，

6、氣敏材料層附著在所述叉指電極的上表面中心，所述氣敏材料層的阻值隨檢測氣體的濃度變化；所述氣敏材料層采用in和pt元素?fù)诫ssno2制成；

7、通過調(diào)整所述加熱器的輸入電壓，對加熱器的加熱溫度進行調(diào)節(jié)；

8、所述叉指電極和加熱器分別通過引線連接測量電路。

9、進一步地，本發(fā)明中，氣敏材料層為in和pt元素在600℃下燒結(jié)摻雜進sno2晶格制成。

10、進一步地，本發(fā)明中，氣敏材料的具體制作流程為：

11、步驟一、取0.8g的sncl2·2h2o加入10ml乙醇溶液，再與10ml?n,n-二甲基甲酰胺溶液、4g聚乙烯吡咯烷酮、1％mol?h2ptcl6·6h2o及0.8％mol?incl3·4h2o混合進行靜電紡絲，獲得聚合混合物；

12、步驟二、所述聚合混合物在600℃下燒結(jié)5小時，使in、pt摻雜進入sno2晶格，獲得0.8％in-1％pt-sno2粉末；

13、步驟三、將0.8％in-1％pt-sno2粉末均勻分散在5ml乙醇中，獲取氣敏材料。

14、進一步地，本發(fā)明中，靜電紡絲的電源電壓為20kv，推進速度為0.6ml/h。

15、進一步地，本發(fā)明中，采用微滴注法將氣敏材料均勻涂覆在叉指電極上。

16、進一步地，本發(fā)明中，底座采用硅基底。

17、進一步地，本發(fā)明中，加熱器采用金、鉑或鎳材料制成。

18、本發(fā)明所述的基于in/pt摻雜sno2的c2h2氣體傳感器，相比于現(xiàn)有c2h2傳感器，本發(fā)明通過金屬元素in/pt摻雜，在sno2納米纖維中引入了較多的活性位點和缺陷，顯著提高了其靈敏度。與此同時，靜電紡絲法使得sno2納米纖維的晶粒尺寸減小，提高了其比表面積，有利于其與c2h2氣體分子進行交互作用。傳感器具有高響應(yīng)、快響應(yīng)速度、優(yōu)異穩(wěn)定性。優(yōu)異的性能表明傳感器在無氧環(huán)境下快速準(zhǔn)確檢測c2h2具有廣闊的前景。

技術(shù)特征：

1.一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，包括：氣敏材料層(1)、叉指電極(2)、隔離薄膜(3)、加熱器(4)、支撐薄膜(5)和底座(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，氣敏材料層為in和pt元素在600℃下燒結(jié)摻雜進sno2晶格制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，氣敏材料的具體制作流程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，靜電紡絲的電源電壓為20kv，推進速度為0.6ml/h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，采用微滴注法將氣敏材料均勻涂覆在叉指電極上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，底座(6)采用硅基底。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電力變壓器油中溶解c2h2氣體檢測的傳感器，其特征在于，加熱器(4)采用金、鉑或鎳材料制成。

技術(shù)總結(jié)
一種用于電力變壓器油中溶解C<subgt;2</subgt;H<subgt;2</subgt;氣體檢測的傳感器，屬于半導(dǎo)體氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有半導(dǎo)體C<subgt;2</subgt;H<subgt;2</subgt;氣體傳感器無法在無氧條件下對C<subgt;2</subgt;H<subgt;2</subgt;氣體響應(yīng)的問題。本發(fā)明所述底座為正方體，所述正方體的中心開有正方形通孔，正方體一個開有通孔的表面一次貼設(shè)有支撐薄膜、加熱器、隔離薄膜、叉指電極和氣敏材料層；所述氣敏材料層、叉指電極、隔離薄膜、加熱器和支撐薄膜的中心均與正方體的通孔對應(yīng)；所述隔離薄膜用于對叉指電極與加熱器之間的電性連接進行隔離，氣敏材料層附著在所述叉指電極的上表面中心，所述氣敏材料層的阻值隨檢測氣體的濃度變化；所述氣敏材料層采用In和Pt元素?fù)诫sSnO<subgt;2</subgt;制成。本發(fā)明適用于電力變壓器油中溶解C<subgt;2</subgt;H<subgt;2</subgt;氣體檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：梁建權(quán),張健,王悅,王曉夏,宮銘辰,張航,張朋,曾大文,張亮,申昱博,李璐,李中原,王磊,張可心,趙雷雷
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30