热导气体传感器在冷媒泄漏监测用应用

热导气体传感器在冷媒泄漏监测用应用

冷媒泄漏监测的传感器为什么选择热导原理，而不用红外原理的？在冷媒泄漏监测中，选择热导气体传感器（TCD）而非红外传感器（NDIR）通常基于成本、环境适应性、维护需求等实际因素。以下是具体原因分析：

一、热导气体传感器的核心优势

在冷媒（制冷剂）泄漏监测中，非分散红外传感器（IR）和热导传感器（TCD）是两种常见技术，各有其优势和局限性。以下是它们的对比分析：

一、红外传感器（IR）

优点：

1. 高灵敏度

   • 可检测极低浓度冷媒（ppm级），尤其适合微量泄漏（如HFCs、HFOs）。

2. 选择性好

   • 通过特定波长吸收（如R134a吸收3.9 µm红外光），避免其他气体干扰。

3. 响应速度快

   • 实时监测（秒级响应），适合动态环境（如汽车空调生产线）。

4. 非接触式测量

   • 不与被测气体直接接触，寿命长，维护成本低。

5. 环保兼容性

   • 适用于新型冷媒（如R1234yf、R32）和天然冷媒（R290、CO₂）。

缺点：

1. 成本高

   • 精密光学元件和校准导致价格昂贵（是热导传感器的数倍）。

2. 受环境干扰

   • 湿度、灰尘或油雾可能影响红外透射率，需定期清洁。

3. 冷媒类型限制

   • 需针对不同冷媒调整波长（如CO₂需4.26 µm），多组分混合冷媒需多光谱传感器。

4. 功耗较高

   • 适合固定安装，便携式设备需高容量电池。

二、热导制冷剂传感器（TCD）

优点：

1. 广谱检测

• 基于气体热导率差异，理论上可检测所有冷媒（包括惰性气体）。

2. 响应速度非常快，在5秒之内
   

3. 结构简单

   • 无移动部件，抗振动，适合工业环境（如冷库、压缩机房）。

4. 成本低

   • 适合大规模部署（如冷链物流中的泄漏监测）。

5. 响应稳定

   • 对湿度、灰尘不敏感，维护需求低。

缺点：

1. 灵敏度较低

   • 通常只能检测较高浓度（几千ppm到百分比级），易漏检微量泄漏。

2. 选择性差

   • 无法区分冷媒与其他热导率相近的气体（如空气、氮气）。

3. 校准复杂

   • 需根据背景气体（如空气）调整基准值，环境温度变化影响精度。

4. 不适用于新型冷媒

   • 对低GWP冷媒（如R1234yf）或天然冷媒（R290）的检测效果较差。

三、对比总结

四、选型建议

1. 优先红外制冷剂传感器的场景：

   • 需要高精度检测（如EPA 608合规性检查）。

   • 监测新型冷媒（R32、R1234yf）或可燃冷媒（R290）。

   • 实时性要求高（如实验室或生产线）。

2. 优先热导冷媒传感器的场景：

   • 预算有限，且冷媒类型固定（如旧系统R22监测）。

   • 恶劣环境（高湿度、多粉尘的工业现场）。

   • 仅需定性报警（非定量分析）。

补充技术：

• 对于可燃冷媒（A2L/A3级），可结合催化燃烧传感器（检测可燃性）或半导体传感器（低成本折中方案）。

• 复杂场景推荐多传感器融合（如IR+TCD+声波检测），提高可靠性。

通过合理选择传感器，可平衡成本、精度与可靠性，满足冷媒泄漏监测的法规（如F-Gas、ASHRAE 15）和**性要求。

热导原理氢气传感器在燃料电池车中的应用，不仅提高了车辆的安 全性，还有助于保护环境和提升车辆性能。随着燃料电池技术的不断发展，热导原理氢气传感器在燃料电池车中的应用前景将更加广阔。

TCD-5880-P2RW热导气体传感器敏感元件技术参数规格（22℃和1 V电源）
参数                          类型*               单位                  符号                注释
尺寸
裸模die尺寸                2.50 x 3.33        平方毫米
裸模厚度                     0.3                mm
膜厚                            1                    μm
重量                            0.72              克                     TO-5上的XEN-TCG3880
重量                            1.05                克                         XEN-TCG3880
输出
真空中 在0毫巴            130             V/W            具体取决于生产批次
温度系数（0 Pa）        -0.0            6%/K
空气中在100 kPa         30             V/W                       无上部散热器
空气中在100 kPa         6              V/W                     上部散热器为20μm
氦气中在100 kPa         7             V/W
在空气中，10 MPa         -13         %                 与输出100 kPa相比的变化，R版本
氦气中，10 MPa             2            %             与输出100 kPa相比的变化，R版本
时间常数
在空气中                     9             ms
真空中                         36         ms

稳定性
短期                         10         ppm                                 1天，温度良好+相对湿度稳定
长期                         1200      ppm                                 1年，温度和相对湿度校正
热电堆 

阻抗                         55                     千欧                         Rtp
有效灵敏度                 1.3                 mV/K                     Stp                     指加热器的温度
固有灵敏度                 2.4                 mV/K                 平均塞贝克系数0.2 mV/K，12根线
温度系数                     0.05                 K
加热器
阻抗                             0.6          千欧                 Rheat
温度系数                     0.1             K                     加热器电阻的
热电阻
薄膜                         100             kK/W             真空输出除以热电堆灵敏度
温度系数                    -0.11             K                 真空中
膜+气体                     23             kK/W                 空气中
温度系数                 -0.08                 K         空气中
Max.加热电压                                      Uheat
在空气中                 2.5                 V
真空中                     1                     V
传感器环境温度                                                         不保证终身无保障
Min.限度                     -250                     ℃                 输出信号可能没有显著变化
                                -250至-273             ℃                     输出信号减少
Max.限度                     240                     ℃                     在类似设备上测试，时间短
加热器Max.温度             250                 ℃                 长期无漂移，绝 对 Max.额定值
Pt100                 B级         ± 0.3         0℃                             0℃时误差