氢气传感器检测原理

氢气传感器检测原理

1、氢气概述及应用

氢气是一种无色无味的气体。它很容易点燃。一旦点燃，它就会燃烧成淡蓝色，几乎看不见火焰。氢气比空气轻。在氢气和空气混合气体浓度的大范围内，它是易燃易爆的。氢气是无毒的，但它是一种简单的窒息物。几十年来，工业界一直在以下应用中**使用氢气：

• 燃料电池（Fuel Cell）
• 炼油
  
• 玻璃净化
• 半导体制造
• 航空航天应用
• 肥料生产
• 焊接、退火和热处理金属
• 中西药品
• 作为发电厂发电机的冷却剂
• 用于植物油中不饱和脂肪酸的氢化
  

氢气传感器的检测原理有多种，常见的氢气传感器的原理有金属氧化物半导体、催化珠、热导率、电化学和声波。每种方法都有各自的优缺点，下文将对此进行讨论。

2. 氢气传感器检测原理一：金属氧化物半导体（MOS）

金属氧化物半导体（MOS）氢气传感器由一个加热电阻器和一个由沉积在加热器上的金属氧化物层制成的敏感电阻器组成，加热电阻器将传感器加热至其工作温度（200–500°C）。金属氧化物层的电阻随温度和周围空气中的氢含量而变化。MOS氢气传感器存在一些问题，包括缺乏选择性、稳定性和灵敏度，以及响应时间较长。

3、氢气传感器检测原理二：催化燃烧催化珠(CATALYTIC BEAD)

催化燃烧催化珠氢气传感器由两个珠状物组成，珠状物围绕着一根在高温（450°C）下工作的电线。一个珠子没有添加催化剂被钝化，这样当它与氢气分子接触时就不会发生反应，作为背景参考。另一个珠子被涂上催化剂以促进与气体的反应。珠子通常放置在惠斯通电桥电路的独立支腿上。当氢气存在时，催化珠上的电阻增加，而钝化珠上的电阻没有变化。这改变了电桥的平衡，改变了输出电压值Vout。
4、氢气传感器检测原理三：热导导热系数（THERMAL CONDUCTIVITY）

热导率（TC）氢气传感器与催化燃烧催化珠原理类似，因为它们将空气中的氢气样品与用作参考的空气中的氢样品的性能进行比较。热导氢气传感器通过比较被测样品和参考样品的导热系数来工作。一个加热的热敏电阻放置在样品中，另一个作为参考放置在参考气体中。如果样品的导热系数高于参考值，则暴露元件的热量损失，其温度降低，而如果导热系数低于参考值，则暴露氢气敏感元件的温度升高。同样，惠斯通电桥用于测量温度变化产生的不同电阻。 MEMS快速响应氢气传感器(H2)特点：1、无需加热恒温，2、功耗低，约100mW，3、快速响应，约1秒，4、湿度测量和补偿，5、温度测量和补偿，6、外形尺寸小

   

5、氢气传感器检测原理四：电化学(ELECTROCHEMICAL,原电池，燃料电池）

电化学氢气传感器(H2传感器）的工作原理与燃料电池相同。它们由一层薄薄的电解液隔开的阳极和阴极组成。当氢气通过电解液时，会发生可逆的化学反应，产生与气体浓度成比例的电流。电化学氢气传感器运行所需的功率非常小，其功耗在所有传感器类型中是*低的。电化学氢气传感器具有灵敏度高、反应时间短、校准后重现性好、线性好、零点稳定、交叉灵敏度相对较低等特点。它们在**和过程控制应用中非常有用。电化学氢气传感器的一个主要缺点是，随着时间的推移，由于失去催化表面，灵敏度会降低。
 6、氢气传感器检测原理五：表面声波（SURFACE ACOUSTIC WAVE）
表面声波（SAW）氢气传感器(H2传感器

）可用于多种应用，如气体、流体和生物传感。声表面波氢气传感器的工作原理是在两个表面上产生声波，压电换能器在材料中传播，然后由**个压电换能器接收声波，并将其转换回电信号。一个表面涂有一层氢气反应膜，可以改变其性能。当存在氢气时，材料的另一个表面未涂层，用作参考。这种特性的变化导致接收到的声波的频率或振幅发生变化，与氢的浓度成正比。SAW氢气传感器价格合理，本身坚固耐用，非常敏感，本质可靠。在实验装置中，声表面波氢气传感器已成功用于测量氢气浓度。

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FTC130热导氢气传感器|氢气变送器技术参数下载