电化学传感器外壳和用于测量化学特性的相应系统的制作方法

1.本技术总体上涉及电化学传感器的外壳，并且更特别地，涉及成功地在系统中利用电化学传感器。


背景技术：

2.将传感器适当地包含在外壳内对于准确产生由系统中的传感器所收集的信息是至关重要的。传感器可以以多种方式用于系统中。例如，信息可以由传感器接收，该传感器可以确定是启动任务还是在任务完成时发出警报。传感器可以接收关于系统中是否已经出现问题的信息，或者传感器可以接收用于确定系统正在平稳运行的信息。不当地加有外壳的传感器可能会导致信息翻译较差，最终导致系统产生不准确的最终结果。不当的传感器外壳可能会导致传感器故障。因此，适当加有外壳的传感器对于从利用至少一个传感器的系统准确提供信息是至关重要的。


技术实现要素：

3.综上所述，一个实施方案提供了一种电化学传感器，其包括：传感器外壳；电极，其中所述电极位于所述传感器外壳内并且位于在所述传感器外壳的端部处的孔口内，由此暴露于所述传感器外壳外部并且保持在所述传感器外壳内；和耦合至电连接器的杆，所述杆至少部分地容纳在所述传感器外壳内，其中所述电连接器接触所述电极。
4.另一个实施方案提供了一种用于测量化学特性的系统，其包括：测量腔室；位于所述测量腔室中的传感器外壳；电极，其中所述电极位于所述传感器外壳内并且位于在所述传感器外壳的端部处的孔口内，由此暴露于所述传感器外壳外部并且保持在所述传感器外壳内；和耦合至电连接器的杆，所述杆至少部分地容纳在所述传感器外壳内，其中所述电连接器接触所述电极。
5.另一个实施方案提供了一种电化学传感器，其包括：传感器外壳，其中所述传感器外壳包括消除来自所述电极的杂散传导的低传导材料；电极，其中所述电极位于所述传感器外壳内并且位于在所述传感器外壳的端部处的孔口内，由此暴露于所述传感器外壳外部并且保持在所述传感器外壳内，其中所述电极被压配合到所述传感器外壳中，由此将所述电极保持在所述传感器外壳内；以及耦合至电连接器的杆，所述杆至少部分地容纳在所述传感器外壳内，其中所述电连接器接触所述电极，其中所述杆包括被旋入所述传感器外壳的螺纹中的螺纹杆，其中所述杆包括传导材料，其中所述电连接器包括波戈销(pogo
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pin)。
6.前述内容是概述并因此可以包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员要理解的是，该概述仅是示例性的，而不意图以任何方式成为限制性的。
7.参考以下结合附图的描述，以便更好地理解实施方案以及其他和进一步的特征及其优点。本发明的范围将在随附的权利要求书中指出。
附图说明
8.图1示出了计算机电路系统的一个示例。
9.图2示出了电化学外壳传感器的一个示例性内部剖视图。
具体实施方式
10.将容易理解的是，如本文中的附图中总体上描述和示出的实施方案的部件可以以除了所描述的示例性实施方案之外的各种不同的配置进行布置和设计。因此，如附图所示，对示例性实施方案的以下更详细的描述并不意图限制所要求保护的实施方案的范围，而仅代表示例性实施方案。
11.在整个说明书中，对“一个实施方案(one embodiment)”或“一个实施方案(an embodiment)”(等)的提及意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中(in one embodiment)”或“在一个实施方案中(in an embodiment)”等不一定都指同一个实施方案。
12.此外，在一个或多个实施方案中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在以下的描述中，提供了大量具体细节以给出对实施方案的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下或者在其他方法、组件、材料等的情况下实施多个实施方案。在其他情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅意图通过示例的方式，并且简单地举例说明某些示例性实施方案。
13.形成用于系统中使用的传感器的外壳的传统方法包括将晶体传感器焊接至电路板，然后围绕组件包覆成型(overmold)传感器的主体，或使用挤出玻璃密封，其是将传感器放置在玻璃管中，然后将玻璃管加热并且同时围绕传感器拉伸。当放置在水溶液中时，用于构建传感器外壳的传统方法的两种形式经常遇到泄漏。将晶体传感器焊接至电路板并且将传感器包覆成型，以及挤出玻璃密封都是耗时的过程，同时都是不可靠的。
14.将晶体传感器焊接至电路板，然后将电路板上的传感器包覆成型是一项经常会遇到问题的复杂任务。在晶体传感器已被焊接后直接在电路板上执行包覆成型不会在传感器周围提供气密性密封。传感器的不同元件之间热膨胀系数的差异阻止了系统中使用的塑料包覆成型件对晶体传感器进行密封。这些差异导致包覆成型件中的气泡和薄弱区域，然后导致间隙。这些间隙允许物质穿透外壳，这可以改变由传感器收集的信息或完全使传感器无效或破坏它。
15.挤出玻璃密封已被用作用于加有外壳的传感器的技术一段时间了。这种手动过程使用包含传感器的玻璃管，并在加热玻璃管的同时拉伸该玻璃管，直到玻璃紧紧地拉靠在晶体传感器上，从而形成密封。然后小心地切割玻璃管以暴露晶体传感器的有源部分(活性部分，active portion)。这种方法已经随着时间的推移被使用，因为它可以成功地为传感器生产外壳；然而，这种方法生产可用外壳的可靠性非常低。需要一种以改善传感器的寿命和可用性的可重复方式给传感器加外壳的可靠方法。
16.因此，一个实施方案提供了一种利用压配合方法来给晶体传感器加外壳的系统和方法。压配合方法可以相对于加热和拉制玻璃方法提供改进。在一个实施方案中，晶体传感器或任何类型的电化学传感器可以包括圆柱形模制外壳，该外壳包括在每一侧处的开口。
两个开口中的一个可以是圆锥状形状的孔口(其可以包括电极)。圆柱形模制外壳的两个开口中的另一个可以比容纳电极的孔口更宽。这个开口可以包括可操作地耦合至电连接器的螺纹杆，其中包括电连接器的杆的端部在模制外壳内。在一个实施方案中，螺纹杆的外径与该螺纹管的内径的至少一部分互补。在一个实施方案中，电连接器接触电极。在一个实施方案中，电极可以压配合到模制外壳的孔口中，这可以导致将晶体传感器的有源部分与传感器外壳的其余部分分开的适当密封。在所有实施方案中都必须存在电极的外部与电连接之间的分离以确保系统产生准确的信息。
17.通过参考附图将最好地理解所示出的示例性实施方案。以下描述仅旨在通过示例的方式，并且仅示出了某些示例性实施方案。
18.尽管关于用于根据本文描述的各个实施方案中的任何一个的传感器外壳，可以在信息处理设备中使用各种其他的电路、电路系统或部件，但是在图1中示出了一个示例。装置电路系统100可以包括在例如特定计算平台(例如移动计算、桌面计算等)的芯片设计方案上的测量系统。软件和一个或多个处理器被组合在单个芯片101中。处理器包括如本领域中众所周知的内部算术单元、寄存器、高速缓冲存储器、总线、i/o端口等。虽然内部总线等取决于不同的供应商，但是基本上所有外围设备(102)都可以附接到单个芯片101。电路系统100将处理器、存储器控制和i/o控制器集线器全部组合到单个芯片110中。而且，这种类型的系统100典型地不使用sata或pci或lpc。例如，常见的接口包括sdio和i2c。
19.存在一个或多个电源管理芯片103，例如电池管理单元bmu，其管理例如经由可再充电电池104供应的功率，该可再充电电池可以通过与电源(未示出)的连接进行充电。在至少一种设计中，单个芯片(诸如101)用于供应类似bios的功能和dram存储。
20.系统100典型地包括wwan收发器105和wlan收发器106中的一者或多者，以用于连接到各种网络，诸如电信网络和无线互联网设备，例如接入点。另外，通常包括装置102，例如发射和接收天线、振荡器、pll等。系统100包括用于数据输入和显示/渲染的输入/输出设备107(例如定位成远离用户易于访问的单波束系统的计算位置)。系统100典型地还包括各种存储设备，例如闪速存储器108和sdram 109。
21.从前述内容可以理解，一个或多个系统或装置的电子部件可以包括但不限于至少一个处理单元、存储器以及与包括用于一个或多个处理单元的存储器在内的各种部件联接的通信总线或通信装置。系统或装置可以包括或可以访问各种设备可读介质。系统存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器诸如只读存储器(rom)和/或随机存取存储器(ram)形式的设备可读存储介质。作为示例而非限制，系统存储器还可以包括操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。所公开的系统可以在实施方案中用于容纳多种电极，并且因此形成电化学传感器。
22.现在参考图2，呈现了用于给电极200a加外壳的一种示例性装置。在图2中，200b是200a的传感器端部的放大部分；因此，放大部分200b的形成部分在200a中存在。在一个实施方案中，装置200a可以包括模制外壳201。模制外壳201可以由低传导材料制成以消除由电极发射的任何杂散传导。例如，模制外壳可以由有机硅、非传导材料等制成。在一个实施方案中，模制外壳201可以通过将液体材料倒入到包括模制外壳的形状的预制模具中来产生。在一个实施方案中，外壳可以由更大片的材料加工而成。模制外壳201可以包括在每个端部处的尺寸可以变化的开口。孔口可以在模制外壳201的一个末端处存在，该孔口可以包括特
定的形状。在一个实施方案中，模制外壳的孔口可以是圆锥形形状，其中圆锥体的最宽部分面向模制外壳201，而圆锥体的较窄端部暴露于模制外壳201的外部。模制外壳201的孔口可以包括用于传感器的电极。
23.模制外壳201的较宽端部可以足够宽以接纳由传导材料制成的杆202，该杆也可操作地耦合至电连接器205。杆202可以比装配到模制外壳201的孔口中的电极大得多，因此，与该孔口相对的开口必须足够大以接纳传导杆202。在一个实施方案中，杆202可以由黄铜、传导材料等制成。在一个实施方案中，在模制外壳201的较宽开口处，螺纹图案可以开始并且贯穿整个中空的模制外壳201。模制外壳201可以包括贯穿整个的螺纹图案作为接纳杆202的方式，同时在电化学传感器的两个部分之间形成密封。在一个实施方案中，通过将杆202旋入模制外壳201中而形成的密封可以为系统提供抵御外部影响(例如水溶液、空气传播的材料、污染物等)的能力。仅一定量的杆202可以被接纳到模制外壳201中，从而留下杆202的一部分从模制外壳201中伸出。
24.在一个实施方案中，电极203可以压配合到在模制外壳201上存在的孔口中。在模制外壳201的端部处的较小开口可以包括一种形状而不是同样圆柱形的孔。在一个实施方案中，在模制外壳201的端部处的孔口可以被设计为圆锥形形状。圆锥形孔口可以以这样的方式进行定向，该方式使得圆锥形形状的较宽部分面向内、朝向模制外壳201的中空主体，而圆锥形孔口的较窄端部可以面向外。在一个实施方案中，面向外可以是指其中传感器接收测量值的环境。
25.在一个实施方案中，电极203也可以包括不同的形状。在一个实施方案中，电极203是掺杂硼的金刚石(bdd)，其具有锥形侧面的圆柱形形状，类似于圆锥体的形状。bdd电极的形状可以允许电极以近乎完美的匹配安装到孔口中。
26.电极203可以使用机器压力固定装置压配合到模制外壳201中，直到电极的前部与孔口的前部/外侧齐平。在一个实施方案中，电极的前部可以凹陷或突出。在一个实施方案中，bdd电极203可以被压配合到模制外壳201中。当包括具有锥形侧面的圆柱形形状的bdd电极被压配合到包括圆锥形形状的孔口中时，在电极203和模制外壳201之间形成密封。将电极203压配合到孔口中形成密封，因为在压配合时作用在电极203上的力引起模制外壳201拉伸并完全包围电极203，直到电极与模制外壳201的末端齐平。压配合密封204使模制外壳201与电极203的整体周围齐平，从而保护传感器200a的内部工件不受外部影响。
27.将电极203压配合到模制外壳201中还支持有源电极和信号传导之间的分离。在一个实施方案中，bdd电极203是有源电极，意指该电极持续面临反应。bdd电极203可以在一侧上是有源的并且在该电极的相对侧上提供信号传导。在一个实施方案中，bdd电极203的有源电极部分面向模制外壳201的外部，穿过孔口的较小部分并与模制外壳201齐平。而bdd电极203的信号传导部分面向模制外壳，穿过孔口的较宽部分。模制外壳201充当电极203的两个部分之间的分隔。在电极203的两个部分之间没有分隔的情况下，由于可能由电极203产生的杂散传导，信号传导可能不准确。
28.在一个实施方案中，在将bdd电极203压配合到在模制外壳201内的孔口中之后，可操作地耦合至波戈销205的螺纹杆202可以被旋入到模制外壳201中，直到波戈销205与bdd电极203接触。波戈销是充当用于传导的桥的电连接器，从而允许在bdd电极203处产生的传导移动至螺纹杆202。在一个实施方案中，当可操作地耦合到黄铜螺纹杆202的波戈销205与
bdd电极203接触时，由系统所产生的电阻可以下降大约20
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40欧姆。另外或替代地，用户可以通过测量导体202和电极203之间的电阻来确定波戈销205已经与电极203电接触。波戈销205可以仅接触导体(螺纹杆)202和电极203。波戈销可以不接触模制外壳201，尽管它位于模制外壳201内。此外，当波戈销205与系统中的电极203接触时，波戈销205应该完全倚靠电极203以产生准确的值。
29.迄今为止，生产电化学传感器外壳在很大程度上是耗时且不一致的过程。一个实施方案描述了在孔口中容纳电极203的模制外壳201可以如何组装而克服用于给电化学传感器加外壳的传统系统的时间限制和不一致的过程，该模制外壳201包括在模制外壳201的一端处的压配合密封204以及可操作地耦合至电触205的螺纹导电杆202。由于系统的设计和将有源电极与信号传导分开的能力，一个实施方案还以比传统方法更高的准确度提供了信息。
30.本领域技术人员要理解的是，各个方面可以体现为系统、方法或装置程序产品。因此，各方面可以采取完全硬件实施方案或包括软件的实施方案的形式，这些软件在本文中通常都可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取在一个或多个装置可读介质中体现的设备程序产品的形式，一个或多个装置可读介质具有与其一起体现的设备可读程序代码。
31.应该注意的是，本文所述的各种功能可以使用存储在设备可读存储介质诸如非信号存储设备上的指令来实施，其中，由处理器执行指令。在本文件的上下文中，存储设备不是信号，并且“非暂时性”包括除信号介质以外的所有介质。
32.用于执行操作的程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写。程序代码可以完全在单个设备上执行，部分地在单个设备上作为独立软件包执行，部分地在单个设备上并且部分地在另一设备上执行，或者完全在另一设备上执行。在一些情况下，设备可以通过任何类型的连接或包括局域网(lan)或广域网(wan)在内的任何类型的网络进行连接，或者连接可以通过其他设备(例如通过使用互联网服务提供商的互联网)、通过无线连接例如近场通信或通过硬线连接(诸如通过usb连接)进行。
33.在本文中参考附图描述示例性实施方案，这些附图示出了根据各种示例性实施方案的示例方法、设备和产品。要理解的是，动作和功能可以至少部分地由程序指令来实施。可以将这些程序指令提供给设备(例如测量设备，如图1所示的测量设备)的处理器，或其他可编程数据处理设备，以产生机器，使得经由设备的处理器执行的指令实施指定的功能/动作。
34.注意，本文提供的值应解释为包括通过使用术语“约”指示的等效值。等效值对于本领域普通技术人员将是明显的，但是至少包括通过对最后一个有效数字进行常规四舍五入而获得的值。
35.本公开内容虽然已经出于说明和描述的目的被呈现，但是并不旨在是穷举的或限制性的。对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变型将是明显的。示例性实施方案被选择和描述以便解释原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施方案的公开内容，这些修改适合于预期的特定用途。
36.因此，尽管本文已经参考附图描述了示例性实施方案，但是要理解，该描述不是限制性的，并且在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本领域的技术人员可以在其中进行
各种其他改变和修改。