一种氢气传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种氢气传感器，包括检测壳体、取样管、出气管、压敏组件、测温组件、光纤发射模块、光纤信号检测器和控制模块；所述检测壳体内设有检测腔体，所述取样管和出气管固定在检测壳体上，且均连通检测腔体，所述压敏组件和测温组件固定在取样管上，所述光纤发射模块固定在检测壳体的一侧，所述光纤信号检测器固定在检测腔体内，所述控制模块根据光纤发射模块发射光信号的时间以及光纤信号检测器接收到对应光信号的时间得到光信号的传输时间，并根据预先获取的对应温度和压力下传输时间的运算系数，得到氢气对应的浓度。与现有技术相比，本发明专利技术具有适用范围广、准确性高等优点。准确性高等优点。准确性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气传感器


[0001]本专利技术涉及氢气检测
，尤其是涉及一种氢气传感器。

技术介绍

[0002]氢气由于其燃烧效率高、产物无污染等优点,与太阳能、核能一起被称为三大新能源。作为一种新能源,氢气在航空、动力等领域得到广泛的应用；同时,氢气作为一种还原性气体和载气,在化工、电子、医疗、金属冶炼,特别在军事国防领域有着极为重要的应用价值。但氢气分子很小,在生产、储存、运输和使用的过程中易泄漏,由于氢气不利于呼吸,无色无味,不能被人鼻所发觉,且着火点仅为585℃,空气中含量在4％～75％范围内,遇明火即发生爆炸,故在氢气的使用中必须利用氢气传感器对环境中氢气的含量进行检测并对其泄漏进行监测。
[0003]目前，氢气传感器在对氢气浓度进行检测时，气体的不同温度和压力会在一定程度上影响检测组件对氢气浓度的检测，如何避免温度和压力影响，提高氢气浓度的检测精度是当下亟需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在检测气体时，气体的温度和压力会影响气体的浓度检测的缺陷而提供一种氢气传感器。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种氢气传感器，包括检测壳体、取样管、出气管、压敏组件、测温组件、光纤发射模块、光纤信号检测器和控制模块；
[0007]所述检测壳体内设有检测腔体，所述取样管和出气管固定在检测壳体上，且均连通检测腔体，所述压敏组件和测温组件固定在取样管上，所述光纤发射模块固定在检测壳体的一侧，并向检测腔体内发射光信号，所述光纤信号检测器固定在检测腔体内，用于接收对应的光信号；所述压敏组件、测温组件、光纤发射模块和光纤信号检测器均通讯连接控制模块；
[0008]所述控制模块根据光纤发射模块发射光信号的时间以及光纤信号检测器接收到对应光信号的时间得到光信号的传输时间，并根据预先获取的对应温度和压力下传输时间的运算系数，得到氢气对应的浓度。
[0009]进一步地，所述取样管上还设有控温组件，所述控温组件连接控制模块，用于控制进入检测腔体内气体的温度。
[0010]进一步地，所述控温组件包括冷却器和预热器，所述冷却器和预热器均固定在取样管上，且均通讯连接控制模块。
[0011]进一步地，所述取样管上还设有电磁阀，所述电磁阀连接控制中心，所述控制模块控制电磁阀的开度，用于调整取样管内气体的压力。
[0012]进一步地，所述控制模块接收测温组件和压敏组件检测数据后，判断气体的压力
和温度是否处于阈值范围内，处于阈值范围内时，光纤发射模块和光纤信号检测器工作；反之，不工作。
[0013]进一步地，所述控制模块包括处理器和存储器，所述处理器连接存储器，所述存储器存储有配置参数，所述配置参数包括多组温压数据和多个运算系数，所述温压数据包括压力信号和温度信号，所述温压数据与运算系数一一对应。
[0014]进一步地，所述配置参数与系数的对应关系的获取方法包括以下步骤：
[0015]步骤：将不同浓度的氢气混合气以不同压力和温度通入至所述检测壳体内，所述光纤发射模块向所述检测壳体发射光信号，所述光纤信号检测器检测光信号传输时间；
[0016]步骤：根据已知的氢气浓度、压力信号、温度信号和对应的光信号传输时间确定运算系数，得到一组温压数据对应的一个运算系数；
[0017]步骤：重复步骤
‑
步骤，获得配置参数以及配置参数与运算系数的对应关系。
[0018]进一步地，步骤中运算系数的获取过程具体为：由于氢气浓度与光信号传输时间表现为正相关，计算方法可以是利用光信号传输时间除以氢气浓度，即得到了运算系数。
[0019]进一步地，所述光纤发射模块发射的光信号频率固定。
[0020]进一步地，所述光纤发射模块发射调制的光信号。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022](1)本方案通过在氢气流经取样管时，取样管上固定的压敏组件和测温组件对流经的氢气进行压力和温度检测，并传输至控制模块。实现对待检测氢气的温度和气压的检测，在合适的温度和气压在进行氢气浓度的检测，减小气压和温度对气体浓度的影响。检测过程中，光纤发射模块向检测腔体发射光信号，光纤信号检测器接收光纤发射模块发射的光信号，同时控制模块记录光纤发射模块发射光信号的时间以及光纤信号检测器接收到对应光信号的时间。根据在不同氢气浓度的气体中，光信号的传输会受到干扰，通过光信号在固定距离的传输时间，以确定氢气浓度。通过氢气浓度与光信号传输时间表现为正相关，并根据光纤发射模块发射光信号的时间以及光纤信号检测器接收到对应光信号的时间得到光信号的传输之间，以及检测气体的温度和压力，进而得到氢气对应浓度。考虑不同温度压力得到的氢气浓度精确度更高，且本装置具有更广的适用范围。
[0023](2)本方案通过在取样管上设置控温组件，本实施例中，通过冷却器和预热器实现进入取样管内的温度控制。当测温组件测量氢气的温度不在限定为内时，控制模块控制控温组件对取样管内的氢气进行温度控制，使其满足要求。具体的过程为：在温度信号高于预设的温度阈值时，启动冷却器，反之则启动预热器，以使温度稳定在一个预设的温度阈值范围内。通过控温组件保证了检测的氢气的温度能够处于预设范围，进一步保证了氢气检测的稳定性和准确性。
[0024](3)本方案通过在取样管上设置电磁阀，并结合压敏电阻的实时反馈，通过控制模块实现对进入取样管内气体流量的调节，进而实现对气体压力的调节，具体的调节过程为：压力信号大于预设的压力阈值时，减小电磁阀的开度，压力信号小于预设的压力阈值时，增大电磁阀的开度，以此使得压力信号恒定在一个预设的压力阈值范围内。通过电磁阀保证了检测的氢气的压力能够处于预设范围，进一步保证了氢气检测的稳定性和准确性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的传感器的剖视图；
[0026]图2为本专利技术提供的传感器的局部剖视意；
[0027]图3为本专利技术提供的检测组件的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术提供的检测组件的电路连接示意图；
[0029]图5为本专利技术提供的配置参数获取的流程图；
[0030]图6为本专利技术提供的温度压力控制组件的连接示意图；
[0031]图中：100、检测壳体，200、取样管，300、出气管，400、压敏组件，500、测温组件，600、光纤发射模块，700、光纤信号检测器，800、控制模块，900、电磁阀，1000、控温组件，1001、包括冷却器，1002、预热器。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0033]因此，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气传感器，其特征在于，包括检测壳体(100)、取样管(200)、出气管(300)、压敏组件(400)、测温组件(500)、光纤发射模块(600)、光纤信号检测器(700)和控制模块(800)；所述检测壳体(100)内设有检测腔体，所述取样管(200)和出气管(300)固定在检测壳体(100)上，且均连通检测腔体，所述压敏组件(400)和测温组件(500)固定在取样管(200)上，所述光纤发射模块(600)固定在检测壳体(100)的一侧，并向检测腔体内发射光信号，所述光纤信号检测器(700)固定在检测腔体内，用于接收对应的光信号；所述压敏组件(400)、测温组件(500)、光纤发射模块(600)和光纤信号检测器(700)均通讯连接控制模块(800)；所述控制模块(800)根据光纤发射模块(600)发射光信号的时间以及光纤信号检测器(700)接收到对应光信号的时间得到光信号的传输时间，并根据预先获取的对应温度和压力下传输时间的运算系数，得到氢气对应的浓度。2.根据权利要求1所述的一种氢气传感器，其特征在于，所述取样管(200)上还设有控温组件(1000)，所述控温组件(1000)连接控制模块(800)，用于控制进入检测腔体内气体的温度。3.根据权利要求2所述的一种氢气传感器，其特征在于，所述控温组件(1000)包括冷却器(1001)和预热器(1002)，所述冷却器(1001)和预热器(1002)均固定在取样管(200)上，且均通讯连接控制模块(800)。4.根据权利要求1所述的一种氢气传感器，其特征在于，所述取样管(200)上还设有电磁阀(900)，所述电磁阀(900)连接控制中心，所述控制模块(900)控制电磁阀(900)的开度，用于调整取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，王磊，王远西，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：