氫氣壓力傳感器的發(fā)展方向和趨勢

氫氣壓力傳感器：目前，電化學(xué)和電氫氣壓力傳感器在市場上占有很高的份額。各種電化學(xué)氫氣壓力傳感器工作溫度范圍寬、功耗低、靈敏度高，但其電極壽命有限，在工作過程當(dāng)中需要向傳感器提供電流或電壓，因此不適用于易燃易爆場所。電氫氣壓力傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于小型化、易于集成化的優(yōu)點，但其工作溫度高，增加了能耗，工作時容易產(chǎn)生電火花，因此也不適用于易燃易爆場所。

在光學(xué)氫氣傳感器中，通過測量其頻率偏移量來檢測氫氣濃度的方法受環(huán)境因素的影響很大，而光纖氫氣傳感器具有本質(zhì)安全、抗電磁干擾、體積小、耐腐蝕等優(yōu)點，其傳感器具有較高的靈敏度和測量精度，可以實現(xiàn)實時響應(yīng)。它適合于根據(jù)不同的氫傳感機理制作各種單點和分布式光纖傳感器。因此，光纖氫氣傳感器將成為氫氣傳感器研究領(lǐng)域的主要內(nèi)容。隨著傳感器制造技術(shù)的進(jìn)步和信號解調(diào)技術(shù)的發(fā)展，光纖氫氣壓力傳感器將占據(jù)更大的市場。

雖然氫氣壓力傳感器主要用于氫能源載體，但它們也有其他可能的應(yīng)用。電網(wǎng)工業(yè)、化工和核工業(yè)都需要這種氫氣壓力傳感器，還可以用于改進(jìn)醫(yī)療診斷。

2） 聲表層波氫氣壓力傳感器

聲表層波（SAW）是一種沿彈性體表層傳播的聲波。隨著壓電基體材料深度的增加，振幅呈指數(shù)下降。使用這種原理的氫氣壓力傳感器通常是一個表層聲波振蕩器。根據(jù)反饋元件的不同，這種傳感器可分為延遲線性型和諧振型。目前主要采用延遲線性振蕩器結(jié)構(gòu)。

傳感器的關(guān)鍵部件是挑選性氫敏感膜，該膜通常由金屬鈀制成。氫敏感膜吸附氫前后，聲表層波的光學(xué)特性會發(fā)生變化。氫濃度可以通過測量頻率的變化來檢測。

該傳感器測量精度高，但敏感膜易腐蝕，使用年限短，成本高。

3） 光聲氫氣壓力傳感器

光聲氣體傳感器的基本原理是基于氣體的光聲效應(yīng)。氣體的光聲效應(yīng)可分為兩個階段：（1）光吸收：被測氣體吸收特定波長的調(diào)制光后處于激發(fā)態(tài)；（2） 聲音的產(chǎn)生：在吸收光能后，氣體分子在無輻射的松弛過程當(dāng)中將光能轉(zhuǎn)化為分子的平均動能，從而使氣體分子被加熱，并且氣體溫度以與調(diào)制光相同的頻率被調(diào)制，從而造成氣體壓力的周期性變化，從而在光聲細(xì)胞中激發(fā)相應(yīng)的聲波。

對于紅外波段未被吸收的氫，可通過間接光聲光譜法測量氫濃度。

光聲氫氣壓力傳感器靈敏度高、響應(yīng)快，但受光聲電池和溫度的影響較大，溫度變化為0.5%0274℃，氫濃度變化100ppm時，聲速變化相同，且方法是間接的，因此該傳感器很少使用。

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