压电微泵及气体检测装置的制作方法

本发明涉及气体感测领域，具体涉及一种压电微泵及气体检测装置。

背景技术：

气体传感器已经在生产制造、环境检测、医疗健康等领域被大量使用，尤其是在物联网技术飞速发展的当下，工业端或消费者对气体传感器的需求会越来越大。人们生活水平日益提高后，大家对空气质量，身体健康的关注度增加，气体传感器的应用需求飞速增长。气体传感器的主要类型包括电化学型，催化燃烧型和半导体型，这些类型的传感器多用于工业或室内的气体浓度检测、人体呼吸气体的检测。

目前市场上的气体传感器通常对自由扩散流通的气体进行检测。在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：此种探测方式会造成气体传感器在感知或探测气体时反应慢且恢复慢，动态气体检测性的效率较差。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提出一种压电微泵及气体检测装置，以解决上述问题。

本申请之一实施例提供一种压电微泵，包括：

泵体，一端具有开口的泵腔；

盖体，设置于所述泵体的一端，且覆盖所述泵腔的开口，所述盖体具有与所述泵腔相连通的进气口和出气口；

第一悬臂梁，设于所述盖体的一侧，且与所述泵体相对设置，所述第一悬臂梁在通电情况下朝靠近或远离所述泵体的方向振动，以封堵或打开所述进气口；及

第二悬臂梁，设于所述盖体的与所述第一悬臂梁相对的一侧，且与所述泵体相对设置，所述第二悬臂梁在通电情况下朝靠近或远离所述泵体的方向振动，以封堵或打开所述出气口；

其中所述第二悬臂梁与所述第一悬臂梁的振动方向相反。

上述的压电微泵的第一悬臂梁在通电情况下朝靠近或远离泵体的方向振动，封堵或打开进气口；第二悬臂梁在通电情况下朝靠近或远离泵体的方向振动，封堵或打开所述出气口；由于第二悬臂梁与第一悬臂梁的振动方向相反，通过对第一悬臂梁和第二悬臂梁持续通电可使进气口和出气口规律性的进气和出气，安装在泵腔内的气体传感器能够快速地探测气体，效率较高。

在一些实施例中，所述泵体靠近所述盖体的表面设有与所述泵腔连通的第一收容槽，所述第一收容槽与所述第一悬臂梁相对设置，所述第一悬臂梁在通电情况下朝靠近所述泵体的方向振动至所述第一收容槽内，以使所述第一悬臂梁的一端抵接于所述第一收容槽的侧壁并封堵所述进气口。

如此，第一悬臂梁振动至第一收容槽内时，第一悬臂梁的一端可抵接于所述第一收容槽的侧壁并封堵进气口。

在一些实施例中，所述第一悬臂梁包括：

第一基板，设于所述盖体的一侧，且与所述泵体相对设置；及

第一压电促进器，设于所述第一基板，所述第一压电促进器在通电情况下带动所述第一基板朝靠近所述泵体的方向振动至所述第一收容槽内，以使所述第一基板的一端抵接于所述第一收容槽的侧壁。

如此，第一压电促进器在通电情况下可带动第一基板振动至第一收容槽内，以使第一基板的一端抵接于第一收容槽的侧壁并封堵进气口。

在一些实施例中，所述第一悬臂梁还包括：

第一配重件，设于所述第一基板远离所述盖体的一端，所述第一配重件在所述第一基板振动至所述第一收容槽内时抵接于所述第一收容槽的侧壁。

如此，第一配重件不仅在第一悬臂梁振动过程中具有配重的作用，还能封堵或打开进气口。

在一些实施例中，所述泵体靠近所述盖体的表面设有与所述泵腔连通的第二收容槽，所述第二收容槽与所述第二悬臂梁相对设置，所述第二悬臂梁在通电情况下朝靠近所述泵体的方向振动至所述第二收容槽内，且所述第二悬臂梁的一端抵接于所述第二收容槽的侧壁。

如此，第二悬臂梁振动至第二收容槽内时，第二悬臂梁的一端可抵接于第二收容槽的侧壁并封堵出气口。

在一些实施例中，所述第二悬臂梁包括：

第二基板，设于所述盖体的与所述第一悬臂梁相对的一侧，且与所述泵体相对设置；及

第二压电促进器，设于所述第二基板，所述第二压电促进器在通电情况下带动所述第二基板朝靠近所述泵体的方向振动至所述第二收容槽内，以使所述第二基板的一端抵接于所述第二收容槽的侧壁。

如此，第二压电促进器在通电情况下可带动第二基板振动至第二收容槽内，以使第二基板的一端抵接于第二收容槽的侧壁并封堵出气口。

在一些实施例中，所述第二悬臂梁还包括：

第二配重件，设于所述第二基板远离所述盖体的一端，所述第二配重件在所述第二基板振动至所述第二收容槽内时抵接于所述第二收容槽的侧壁。

如此，第二配重件不仅在第一悬臂梁振动过程中具有配重的作用，还能封堵或打开出气口。

在一些实施例中，所述盖体靠近所述泵体的一侧设有进气槽和出气槽，所述进气槽和所述出气槽设于所述盖体的相对的两端，所述进气槽的一端与所述泵腔连通，所述进气口设于所述进气槽的另一端，所述第一悬臂梁设于所述进气槽的槽壁；所述出气槽的一端与所述泵腔连通，所述出气口设于所述出气槽的另一端，所述第二悬臂梁设于所述出气槽的槽壁。

如此，进气槽可实现泵腔与进气口连通，保证外部气体进入泵腔，且可保护第一悬臂梁，防止其被破坏；出气槽可实现泵腔与出气口连通，保证泵腔内的气体能够进入外部，且可保护第二悬臂梁，防止其被破坏。

在一些实施例中，所述第一悬臂梁在通电情况下朝远离所述泵体的方向振动且其一端抵接于所述进气槽的另一槽壁，所述第一悬臂梁朝远离所述泵体方向的振动幅度大于所述第二悬臂梁朝远离所述泵体方向的振动幅度。

当第一悬臂梁朝远离泵体的方向振动并抵接于进气槽的另一侧壁时，进气口的通气量最大，外部气体从进气口进入泵腔内，同时，第二悬臂梁朝靠近泵体的方向振动并抵接于第二收容槽的侧壁，封堵出气口；接着第一悬臂梁朝靠近泵体的方向振动并抵接于地一收容槽的侧壁(进气口封堵)，同时第二悬臂梁朝远离泵体的方向振动并抵接于第二收容槽的侧壁(出气口封堵)，泵腔的部分气体会被压缩至装设于泵腔的气体传感器的内部；接着第一悬臂梁继续朝靠近泵体的方向振动，同时第二悬臂梁朝远离泵体的方向振动并不抵接于第二收容槽的侧壁，出气口打开并进行出气，由于从进气口进入的部分气体会被压缩至气体传感器的内部，故第一悬臂梁朝远离泵体方向的振动幅度大于第二悬臂梁朝远离所述泵体方向的振动幅度可使得气体传感器内的气体从出气口跑出。

在一些实施例中，所述盖体远离所述泵体的一侧设有分别与所述进气槽和/或所述出气槽连通的通气孔。

如此，当第一悬臂梁在通电情况下朝远离泵体的方向振动且其一端抵接于进气槽的另一槽壁时，第一悬臂梁与进气槽之间形成一封闭空间，通气孔的设置可使得封闭空间内的气压与外界气压一致，确保了第一悬臂梁的振动不会受到影响。

本申请之实施例还提供了一种气体检测装置，包括：

上述的压电微泵；

气体传感器，设于所述压电微泵的泵腔内；及。

加热器，设于所述压电微泵的泵腔内，且与所述气体传感器连接。

上述的气体检测装置的第一悬臂梁在通电情况下朝靠近或远离泵体的方向振动，封堵或打开进气口；第二悬臂梁在通电情况下朝靠近或远离泵体的方向振动，封堵或打开所述出气口；由于第二悬臂梁与第一悬臂梁的振动方向相反，通过对第一悬臂梁和第二悬臂梁持续通电可使进气口和出气口规律性的进气和出气，安装在泵腔内的气体传感器能够快速地探测气体，效率较高；并且加热器可对气体传感器进行加热，以防止进入泵腔的气体粘附在气体传感器上。

本发明实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施例的描述中变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的气体检测装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的气体检测装置的俯视图。

图3是本发明实施例的气体检测装置的在进气状态的结构示意图。

图4是本发明实施例的气体检测装置的在出气状态的结构示意图。

主要元件符号说明

气体检测装置100

压电微泵10

泵体11

泵腔111

第一收容槽112

第一弧形侧壁1121

第二收容槽113

第二弧形侧壁1131

盖体12

进气口121

出气口122

进气槽123

出气槽124

通气孔125

封闭空间126

第一悬臂梁13

第一基板131

第一压电促进器132

第一配重件133

第一固定板134

第二悬臂梁14

第二基板141

第二压电促进器142

第二配重件143

第二固定板144

气体传感器20

加热器30

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参见图1，本发明实施例的气体检测装置100包括压电微泵10、气体传感器20及加热器30。

压电微泵10包括泵体11、盖体12、第一悬臂梁13及第二悬臂梁14。

泵体11一端具有开口的泵腔111。盖体12设置于泵体11的一端，且覆盖泵腔111的开口，盖体12具有与泵腔111相连通的进气口121和出气口122，其中进气口121与出气口122相对设置。如此，保证了从进气口121进入的气体均能经过泵腔111底部设置的气体传感器20的检测，并从出气口122排出。第一悬臂梁13设于盖体12的一侧，且与11泵体相对设置，第一悬臂梁13在通电情况下朝靠近或远离泵体11的方向振动，以封堵或打开进气口121。第二悬臂梁14设于盖体12的与第一悬臂梁13相对的一侧，且与11泵体相对设置，第二悬臂梁14在通电情况下朝靠近或远离泵体11的方向振动，以封堵或打开出气口122；其中第二悬臂梁14与第一悬臂梁13的振动方向相反。

泵体11大致为圆柱状，泵腔111为一端具有开口的圆柱状的空腔。

可以理解，在其他的实施例中，泵体11可为长方体状、棱柱状，但不限于此，泵腔111也可为一端具有开口的长方体状或棱柱状的空腔，但不限于此。

具体地，泵体11包括第一收容槽112和第二收容槽113。

第一收容槽112设于泵体11靠近盖体12的表面且与泵腔111连通，第一收容槽112与第一悬臂梁13相对设置，第一悬臂梁13可在通电情况下朝靠近泵体11的方向振动至第一收容槽112内，此时第一悬臂梁13的一端抵接于第一收容槽112的侧壁并封堵进气口121。

在一实施例中，第一收容槽112具有第一弧形侧壁1121，该第一弧形侧壁1121的弯曲度与第一悬臂梁13的一端的运动轨迹相吻合，以使第一悬臂梁13振动至第一收容槽112内后其一端抵紧第一收容槽112的侧壁。

第二收容槽113设于泵体11靠近盖体12的表面且与泵腔111连通，第二收容槽113与第二悬臂梁14相对设置，第二悬臂梁14可在通电情况下朝靠近泵体11的方向振动至第二收容槽113内，此时第二悬臂梁14的一端抵接于第二收容槽113的侧壁。

在一实施例中，第二收容槽113具有第二弧形侧壁1131，该第二弧形侧壁1131的弯曲度与第二悬臂梁14的一端的运动轨迹相吻合。

盖体12大致为圆柱状。盖体12靠近泵体11的一侧设有进气槽123和出气槽124。

进气槽123的一端与泵腔111连通，进气口121设于进气槽123的另一端，第一悬臂梁13设于进气槽123的槽壁，

出气槽124的一端与泵腔111连通，出气口122设于出气槽124的另一端，第二悬臂梁14设于出气槽124的槽壁。

如此，进气槽123可实现泵腔111与进气口121连通，保证外部气体进入泵腔111，且可保护第一悬臂梁13，防止其被破坏；出气槽124可实现泵腔111与出气口122连通，保证泵腔111内的气体能够进入外部，且可保护第二悬臂梁14，防止其被破坏。

第一悬臂梁13在通电情况下朝远离泵体11的方向振动且其一端抵接于进气槽123的另一侧壁，第一悬臂梁13朝远离泵体11方向的振动幅度大于第二悬臂梁14朝远离泵体11方向的振动幅度。

当第一悬臂梁13朝远离泵体11的方向振动并抵接于进气槽123的另一侧壁时，进气口121的通气量最大，外部气体从进气口121进入泵腔111内，同时，第二悬臂梁14朝靠近泵体11的方向振动并抵接于第二收容槽113的侧壁，封堵出气口122；接着第一悬臂梁13朝靠近泵体11的方向振动并抵接于第一收容槽112的侧壁(进气口封堵)，同时第二悬臂梁14朝远离泵体11的方向振动并抵接于第二收容槽113的侧壁(出气口封堵)，泵腔111的部分气体会被压缩至装设于泵腔的气体传感器20的内部；接着第一悬臂梁13继续朝靠近泵体11的方向振动，同时第二悬臂梁14朝远离泵体11的方向振动并不抵接于第二收容槽113的侧壁，出气口122打开并进行出气，由于从进气口121进入的部分气体会被压缩至气体传感器20的内部，故第一悬臂梁13朝远离泵体11方向的振动幅度大于第二悬臂梁14朝远离泵体11方向的振动幅度可使得气体传感器20内的气体从出气口122跑出。

请同时参见图2，盖体12远离泵体11的一侧设有分别与进气槽123和出气槽124连通的通气孔125。

请同时参见图3，当第一悬臂梁13在通电情况下朝远离泵体11的方向振动且其一端抵接于进气槽123的另一侧壁时，第一悬臂梁13与进气槽123之间形成封闭空间126，通气孔125的设置可使得封闭空间126内的气压与外界气压一致，确保了第一悬臂梁13的振动不会受到影响。

具体地，请继续参见图1，第一悬臂梁13包括第一基板131和第一压电促进器132。

第一基板131设于盖体12的一侧，且与11泵体相对设置。

第一压电促进器132设于第一基板131，第一压电促进器132在通电情况下带动第一基板131朝靠近泵体11的方向振动至第一收容槽112内，以使第一基板131的一端抵接于第一收容槽112的侧壁。其中，第一压电促进器132为压电片，压电片的上下两侧存在电极，以便利用逆压电效应施加外部电场实现其振动。压电片由含氟聚合物(如pvdf，p(vdf-trfe)等)、有机压电驻极体(如多孔聚丙烯压电驻极体)等压电材料制成。

进一步地，第一悬臂梁13还包括第一配重件133。

第一配重件133设于第一基板131远离盖体12的一端，第一配重件133在第一基板131振动至第一收容槽112内时抵接于第一收容槽112的侧壁。如此，第一配重件133不仅在第一悬臂梁13振动过程中具有配重的作用，还能封堵或打开进气口121。具体地，第一配重件133为球状，第一配重件133可抵接于于第一弧形侧壁1121封堵进气口121。

在一实施例中，第一悬臂梁13还包括第一固定板134，第一固定板134的一端固定于进气槽123的一侧壁，另一端连接第一基板131。

在一实施例中，固定板134为弹性材料制成，或者为一薄板，如此，第一压电促进器132在通电情况下可带动第一基板131及第一固定件134朝靠近或远离泵体11的方向振动。

第二悬臂梁14包括第二基板141和第二压电促进器142。

第二基板141设于盖体12的与第一悬臂梁14相对的一侧，且与11泵体相对设置。

第二压电促进器142设于第二基板141，第二压电促进器142在通电情况下带动第二基板141朝靠近泵体11的方向振动至第二收容槽113内，以使第二基板141的一端抵接于第二收容槽113的侧壁。其中，第二压电促进器142为压电片，压电片的上下两侧存在电极，以便利用逆压电效应施加外部电场实现其振动。压电片由含氟聚合物(如pvdf,p(vdf-trfe)等)、有机压电驻极体(如多孔聚丙烯压电驻极体)等压电材料制成。

进一步地，第二悬臂梁14还包括第二配重件143。

第二配重件143设于第二基板141远离盖体12的一端，第二配重件143在第二基板141振动至第二收容槽113内时抵接于第二收容槽113的侧壁。如此，第二配重件143不仅在第一悬臂梁13振动过程中具有配重的作用，还能封堵或打开出气口122。具体地，第二配重件133为球状，第二配重件133可抵接于于第二弧形侧壁1131封堵出气口122。

在一实施例中，第二悬臂梁14还包括第二固定板144。第二固定板144的一端固定于出气槽124的一侧壁，另一端连接第二基板141。在一实施例中，第二固定板144为弹性材料制成，或者为一薄板，如此，第二压电促进器142在通电情况下可带动第二基板141及第二固定板144朝靠近或远离泵体11的方向振动。

气体传感器20设置于泵腔111内，用于检测进入泵腔111内的气体。具体地，气体传感器20为半导体气敏传感器。

加热器30设于压电微泵10的泵腔111内，且与气体传感器20连接。如此，加热器30可对气体传感器20进行加热，以防止进入泵腔111的气体粘附在气体传感器20表面，影响气体传感器20对从外部进入的气体的检测。

请参见图3，第一悬臂梁13此时位于朝远离泵体11的方向振动后的极限位置。气体检测装置100在进气时，第一悬臂梁13从图1的位置朝远离泵体11的方向振动，直至第一悬臂梁13的一端抵接于进气槽123的另一侧壁，此过程中进气口121打开，外部气体可从进气口121进入泵体11的泵腔111；同时第二悬臂梁13朝靠近泵体11的方向振动，此过程中第二悬臂梁13的一端一直抵接于第二收容槽113的第二弧形侧壁1131，出气口122处于封堵状态。

请参见图4，第一悬臂梁13此时位于朝靠近泵体11的方向振动后的极限位置。气体检测装置100在出气时，第一悬臂梁13从图3的位置朝靠近泵体11的方向振动，直至第一悬臂梁13的一端抵接于第一收容槽112的第一弧形侧壁1121，此时进气口121处于封堵状态；同时第二悬臂梁14从图3的位置朝远离泵体11的方向振动并打开出气口122，泵腔11内的气体从出气口122逸出。

上述的气体检测装置100的第一悬臂梁13在通电情况下朝靠近或远离泵体11的方向振动，封堵或打开进气口121；第二悬臂梁14在通电情况下朝靠近或远离泵体11的方向振动，封堵或打开出气口122；由于第二悬臂梁14与第一悬臂梁13的振动方向相反，通过对第一悬臂梁13和第二悬臂梁14持续通电可使进气口121和出气口122规律性的进气和出气，安装在泵腔111内的气体传感器20能够快速地探测气体，效率较高；并且加热器30可对气体传感器进行加热，以防止进入泵腔111的气体粘附在气体传感器20上；另外，还提高气体传感器20对周围环境气体的反应时间和降低气体释放后的恢复时间，从而实现气体传感器20的动态测试可行性，同时利于气体传感器20在保持上述功能时，实现微型化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。