一种基于薄膜式热敏电阻氢气传感器的制作方法

本实用新型属于传感技术领域，具体涉及一种基于薄膜式热敏电阻氢气传感器。

背景技术：

在能源、电力行业、石油化工、冶金工业被广泛使用。然而，氢气在空气中的体积浓度在4％-75％范围内极易引起爆炸，这使得氢气泄漏检测极其重要。氢气传感技术经过百年发展历史，微镜式光纤氢气传感器由于钯膜的反射率在吸收氢气后发生变化，探测器通过检测接收到的光强变化来得到氢浓度的变化。具有制作工艺简便、成本低并且其精度能满足部分领域的需求。但它只适合于点式测量，复用能力有限；而且它的灵敏度与响应时间互相干扰，无法独立优化。光纤渐逝场结构的氢气传感器的结构简单，易制造。但是为了提高传感器的灵敏度，传感头需要变薄使得其相当脆弱易断。侧面抛光的光纤光栅或灵活的衬底技术可以增强氢气灵敏度，但是它降低了传感器的鲁棒性。而基于集成光学微结构的氢气传感器具有紧凑的尺寸和高的灵敏度，但它们的制作涉及过程相当复杂。表面等离子体共振是一种有效的方法，但是精确控制金属薄膜的厚度是关键，而且所需的设备相当昂贵成本比较高。FBG氢气传感器是基于波长调制原理，提高了传感器的抗干扰能力，但是这种FBG氢气传感器采用的是波长调制，需要复杂的技术和昂贵光纤器件，而且分辨率和动态范围会受到一定限制。干涉式光纤氢气传感器的发展时间最长，其具有检测精度较高、重复性好、响应快速的优点，但这种形式的传感器结构复杂，易受温度等因素的影响。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于薄膜式敏电阻氢气传感器，具有结构简单、易制备、灵敏度高、响应速度快、质量轻和成本低等优点。

本实用新型所采用的技术方案：一种基于薄膜式热敏电阻氢气传感器，包括热敏电阻、固定电阻、计算机、电源和A/D数据采集卡，其特征在于：所述的热敏电阻其表面镀有三氧化钨载铂薄膜，A/D数据采集卡接在热敏电阻的两端，用于将采集到的模拟信号转化为数字信号；计算机与A/D数据采集卡相连。

所述的热敏电阻与温度呈负相关，其材料常数在2000K-6000K，稳压直流电源电压为3V-5V，热敏电阻其表面的三氧化钨载铂薄膜的厚度为10-50微米。

本实用新型的有益效果是：

1.该传感器制备过程中只需搭建简单的电路，具有结构简单、易制备等优点。

2.该传感器的组成部分为固定电阻、热敏电阻、电源，数据采集卡，具有成本低的优点。

3.所述的氢气传感器的工作原理是：在该氢气传感实验中，空气中的氧气遇氢气在三氧化钨载铂粉末的催化作用下发生反应释放热量，将热敏电阻放入氧气与氢气的混合气体中，数据采集卡将采集到的热敏电阻两端的电压转化为数字信号，由计算机进行数据分析，通过检测到的热敏电阻的电压即可确定待测空气中氢气的浓度，也可计算出氧化反应所释放的温度大小，其与一般氢气传感器相比具有结构简单、易制备、成本低的优点。

附图说明

图1为一种基于薄膜式热敏电阻氢气传感器示意图。其中，(1)固定电阻，(2)表面镀有三氧化钨载铂薄膜的热敏电阻，(3)A/D数据采集卡，(4)计算机。

图2为一种基于本发明的薄膜式热敏电阻氢气传感器在氢气浓度为3％时经过三次通放氢气的传感特性测试结果图。

具体实施方式

如图1所示搭建简单的电路，A/D数据采集卡接入热敏电阻的两端，用于采集其两端的电压再转化为数字信号，数字信号导入计算机进行数据分析处理。在氢气传感实验时，将表面镀有三氧化钨载铂薄膜的热敏电阻氢气传感器置于待测氢气浓度的气体室中，通过A/D数据采集卡采集热敏电阻的两端的信号，可得到该氢气浓度下所对应的电压值，如图2所示为该氢气传感器在氢气浓度为3％时经过三次通放氢气的传感特性测试结果图，可知当发生氧化反应释放热量时，热敏电阻由于温度的增加电阻值减小即电压值减小，当氢气浓度稳定时，热敏电阻两端电压值也稳定，我们通过检测热敏电阻两端的电压即可确定待测空气中氢气的浓度，也可计算出氧化反应时所释放的热量大小，该传感器与一般的传感器相比具有结构简单、易制作、灵敏度高、响应速度快和成本低等优点。