1.一种声表面波甲醛气体传感器,包括甲醛检测模块和数据处理模块,其特征在于:所述甲醛检测模块包括SAW芯片,所述SAW芯片包括压电基底,和通过光刻微加工工艺在压电基底上制备的叉指型电极;SAW芯片上沉积有厚度为0.5-0.7μm的纳米ZnO薄膜作为波导层和敏感膜;所述数据处理模块内预先设置甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图,数据处理模块根据甲醛检测模块检测的SAW芯片谐振频率变化,计算环境中甲醛浓度;
所述SAW芯片上沉积纳米ZnO薄膜的具体方法是:在所述SAW芯片表面通过磁控溅射沉积ZnO薄膜,具体操作是:以99.99%纯度的ZnO为靶材,氩气为工作气体进行磁控溅射,镀膜真空度为0.5Pa,溅射功率为100W,溅射时间为60min;
所述声表面波甲醛气体传感器还包括湿度检测模块;所述湿度检测模块用于检测环境湿度,所述数据处理模块内还预先设置有甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图,数据处理模块根据甲醛检测模块检测的SAW芯片谐振频率变化和湿度检测模块检测的湿度,计算环境中甲醛浓度,数据处理模块的工作方式是:数据处理模块内预先设置的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图记为关系图A,甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图记为关系图B;
首先,根据湿度检测模块检测到的环境湿度和关系图B,计算所述环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw;然后,将甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率△F变化减去环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw得到甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff=△F-△Fw;进一步,根据甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff和关系图A计算甲醛浓度。
2.根据权利要求1所述的声表面波甲醛气体传感器,其特征在于:所述SAW芯片为有源延迟线型,压电基底材料为42.75ºST-cut石英,SAW芯片的结构设计参数为:叉指指条宽度5μm,叉指间距5μm,声孔径1800μm,输入叉指对数为40,输出叉指对数为60对,电极厚度0.2μm,电极材料选择铝,中心距离为2500μm,质量沉积区面积2500×1800μm2。
3.根据权利要求1所述的声表面波甲醛气体传感器,其特征在于:所述湿度检测模块包括SAW芯片,所述SAW芯片包括压电基底,和通过光刻微加工工艺在压电基底上制备的叉指型电极;SAW芯片上沉积有厚度为50-70nm的聚硅氧烷薄膜。
4.根据权利要求3所述的声表面波甲醛气体传感器,其特征在于:所述湿度检测模块的SAW芯片上沉积聚硅氧烷薄膜的具体方法是:配置聚硅氧烷溶液,溶剂为氯仿,浓度1mg/mL,采用喷涂工艺在SAW芯片表面制备50-70nm厚的聚硅氧烷薄膜。
5.根据权利要求4所述的声表面波甲醛气体传感器,其特征在于:所述数据处理模块内还预先设置有湿度检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图。
6.根据权利要求5所述的声表面波甲醛气体传感器,其特征在于:所述数据处理模块的工作方式是:数据处理模块内预先设置的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与甲醛浓度的关系图记为关系图A,甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化与湿度的关系图记为关系图B,湿度检测模块的SAW芯片谐振频率与湿度的关系图记为关系图C;
首先,根据湿度检测模块的SAW芯片谐振频率变化△fw和关系图C计算环境湿度,并根据环境湿度和关系图B,计算所述环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw;然后,将甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△F减去环境湿度对应的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Fw得到甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff=△F-△Fw;进一步,根据甲醛浓度引起的甲醛检测模块的SAW芯片谐振频率变化△Ff和关系图A计算甲醛浓度。