四種不同類型氫氣傳感器的工作原理

氫氣由于其燃燒效率高、產(chǎn)物無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn) ,與太陽(yáng)能、核能一起被稱為三大新能源。作為一種新能源 ,氫氣在航空、動(dòng)力等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用;同時(shí),氫氣作為一種還原性氣體和載氣,在化工、電子、醫(yī)療、金屬冶煉,特別在軍事國(guó)防領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值。但氫氣分子很小,在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用的過(guò)程中易泄漏,由于氫氣不利于呼吸,無(wú)色無(wú)味,不能被人鼻所發(fā)覺(jué),且著火點(diǎn)僅為 585 ℃,空氣中含量在 4.0%～75.6%范圍內(nèi) ,遇明火即發(fā)生爆炸 ,故在氫氣的使用中必須利用氫氣傳感器對(duì)環(huán)境中氫氣的含量進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)其泄漏進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但是有不少的朋友對(duì)于氫氣傳感器的原理卻知之甚少。那么您知道氫氣傳感器的原理是怎么樣的嗎?下面工采網(wǎng)小編為您介紹：

氫氣傳感器分類以及原理：

1 、氫氣傳感器檢測(cè)原理一：金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)氫氣傳感器

金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)氫氣傳感器由一個(gè)加熱電阻器和一個(gè)由沉積在加熱器上的金屬氧化物層制成的敏感電阻器組成，加熱電阻器將傳感器加熱至其工作溫度(200–500°C)。金屬氧化物層的電阻隨溫度和周圍空氣中的氫含量而變化。

例如:費(fèi)加羅半導(dǎo)體氫氣傳感器的敏感素子由二氧化錫 (SnO2)半導(dǎo)體構(gòu)成，其在清潔的空氣中電導(dǎo)率很低，當(dāng)空氣中被檢測(cè)氣體存在時(shí)，該氣體的濃度越高傳感器的電導(dǎo)率也會(huì)越高。使用簡(jiǎn)單的電路，就可以將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換成與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出。外殼采用標(biāo)準(zhǔn)TO-5金屬封裝。TGS2615-E00 為了消除酒精等干擾氣體的影響而設(shè)置了過(guò)濾層，顯示出對(duì)氫氣很高選擇性的靈敏度特性

2、氫氣傳感器檢測(cè)原理二：熱導(dǎo)原理氫氣傳感器

導(dǎo)熱氣敏材料根據(jù)不同可燃性氣體與空氣導(dǎo)熱系數(shù)的差異來(lái)測(cè)量氣體濃度。通常導(dǎo)熱系數(shù)的差異通過(guò)電路轉(zhuǎn)化為電阻的變化，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是將待測(cè)氣體送入氣室，氣室的中心是熱敏元件，如熱敏電阻、鉑絲或鎢絲，加熱到一定溫度。

當(dāng)待檢測(cè)氣體的熱導(dǎo)率高時(shí)，熱量將更容易從熱敏元件中消散，并且其電阻將減小。改變的電阻將通過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路(一種可以將傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄和控制的有用信號(hào)的電路)，在那里它被惠斯通電橋轉(zhuǎn)換成不平衡。

熱導(dǎo)式氣體傳感器是一種電子式氣體傳感器，是一種能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的裝置或器件。它可以將與氣體類型和濃度相關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以便進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、分析和報(bào)警。然而，熱導(dǎo)式氣體傳感器在氣體檢測(cè)中也存在檢測(cè)精度差、靈敏度低、溫漂大等缺陷，限制了其廣泛應(yīng)用。因此現(xiàn)在有很多對(duì)氣體濃度的檢測(cè)在化工、煤炭、軍事、環(huán)境等諸多領(lǐng)域的研究，只為更好地優(yōu)化傳感器性能。熱導(dǎo)式氣體傳感器MTCS2601具有壽命長(zhǎng)、檢測(cè)范圍大、穩(wěn)定性良好、成本低廉等非常多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。倘若將其應(yīng)用于氣體濃度檢測(cè)中，可以有效的提升氣體濃度檢測(cè)的效率和精準(zhǔn)度，對(duì)于相關(guān)行業(yè)的工作非常有幫助。

3、氫氣傳感器檢測(cè)原理三：催化燃燒原理氫氣傳感器

催化燃燒式氫氣傳感器由兩個(gè)珠狀物組成，珠狀物圍繞著一根在高溫(450°C)下工作的電線。一個(gè)珠子沒(méi)有添加催化劑被鈍化，這樣當(dāng)它與氫氣分子接觸時(shí)就不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，作為背景參考。另一個(gè)珠子被涂上催化劑以促進(jìn)與氣體的反應(yīng)。珠子通常放置在惠斯通電橋電路的獨(dú)立支腿上。當(dāng)氫氣存在時(shí)，催化珠上的電阻增加，而鈍化珠上的電阻沒(méi)有變化。這改變了電橋的平衡，改變了輸出電壓值Vout。

TGS6812-D00是催化燃燒式的可燃?xì)怏w傳感器，可以檢測(cè)100%LEL水平的氫氣，此傳感器具有精度高，耐久性與穩(wěn)定性好，快速響應(yīng)、線性輸出的特點(diǎn)，不僅可監(jiān)測(cè)氫氣，還可以用于檢測(cè)甲烷與LP氣體。這對(duì)于固定式燃料電池將氫氣作為可燃?xì)怏w時(shí)的泄漏檢測(cè)是個(gè)非常優(yōu)秀的方案。TGS6812-D00的蓋帽內(nèi)有吸附劑，對(duì)有機(jī)蒸汽的交叉靈敏度很低。此外，此傳感器對(duì)硅化合物的耐受性更佳，更適應(yīng)惡劣環(huán)境。

4、氫氣傳感器檢測(cè)原理四：電化學(xué)氫氣傳感器

電化學(xué)氫氣傳感器(H2傳感器)的工作原理與燃料電池相同。它們由一層薄薄的電解液隔開(kāi)的陽(yáng)極和陰極組成。當(dāng)氫氣通過(guò)電解液時(shí)，會(huì)發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生與氣體濃度成比例的電流。電化學(xué)氫氣傳感器運(yùn)行所需的功率非常小，其功耗在所有傳感器類型中是最低的。電化學(xué)氫氣傳感器具有靈敏度高、反應(yīng)時(shí)間短、校準(zhǔn)后重現(xiàn)性好、線性好、零點(diǎn)穩(wěn)定、交叉靈敏度相對(duì)較低等特點(diǎn)。它們?cè)诎踩瓦^(guò)程控制應(yīng)用中非常有用。電化學(xué)氫氣傳感器的一個(gè)主要缺點(diǎn)是，隨著時(shí)間的推移，由于失去催化表面，靈敏度會(huì)降低。電化學(xué)氫氣傳感器H2-BF：

電化學(xué)氫氣傳感器H2-BF主要用于檢測(cè)大氣中氫氣的濃度，典型應(yīng)用于氫氣氣體變送器和各種氫氣檢測(cè)場(chǎng)合。

審核編輯：湯梓紅