一种氢气传感器的制作方法

1.本实用新型涉及一种氢气传感器，属于氢气浓度检测技术领域。


背景技术：

2.氢气传感器传感元件作为氢气传感器的核心元件，按照检测原理主要有电化学式、金属氧化物半导体式、光纤式和催化燃烧式。电化学型传感器存在寿命短、易受干扰、工作环境温度范围小等不足；半导体式传感器选择性差、高温环境中稳定性差，且测量时受环境影响较大，测量精度低；光纤式传感器经多次循环后易出现脱层、起泡现象，因而寿命也较短。催化燃烧式传感器在检测范围和测量精度都能满足，可以通过调整催化剂组分和工作参数达到对氢气的选择性和抗毒性的提高。
3.氢气传感器的电路作为氢气传感器是否可靠的关键部分，和传感元件共同组成了氢气检测的关键零部件。目前文献涉及电路的氢气传感器报道较少，且目前市场上应用的氢气传感器测量时温度对浓度测量的偏差较大，不能很好解决温度对测量时的影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种氢气传感器，采用催化燃烧式传感元件作为氢气传感器核心元件，并采用温度传感器对输出信号进行补偿，可以减少因为温度对浓度测量的偏差，而且具有响应速度快、重复性好、工作稳定可靠等优点。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
6.一种氢气传感器，所述氢气传感器包括电源模块、传感元件、浓度信号采集模块、温度传感器、温度信号采集模块、模拟电压输出模块和mcu模块；
7.浓度信号采集模块的信号输入端与传感元件连接，浓度信号采集模块的信号输出端与mcu模块的信号输入端连接；温度信号采集模块的信号输入端与温度传感器连接，温度信号采集模块的信号输出端与mcu模块的信号输入端连接；mcu模块的信号输出端与模拟电压输出模块连接。
8.进一步地，电源模块为氢气传感器内部的其他器件供电，由于不同器件的电压不同，优选在电源模块内设置不同型号的稳压芯片，使电源模块输出稳定的不同电压值。
9.进一步地，传感元件优选采用中国船舶集团有限公司第七一八研究所生产的测氢用催化燃烧式传感元件。
10.进一步地，温度传感器优选采用型号为lmt87dck的温度传感器，此温度传感器可以在
–
50℃至150℃的范围内线性输出3.3v～0.6v电压，采集精度可以达到
±
0.4℃，具有耗电量低，封装小，精度高，线性度好等优点。
11.进一步地，mcu模块优选采用型号为stm32f103rct7单片机，包含adc以及dac等集成功能。
12.有益效果：
13.采用温度传感器对输出信号进行温度补偿，可以减少因为温度对浓度测量的偏
差；在电源模块内设置稳压芯片，可以确保供电稳定性；通过优化传感元件、电源模块、mcu模块以及温度传感器，可以使该氢气传感器具有响应速度快、线性度好、重复性好、工作稳定可靠、抗中毒和抗干扰性能好。
附图说明
14.图1为本实用新型所述氢气传感器的原理结构示意图。
15.其中，1
‑
电源模块，2
‑
传感元件，3
‑
浓度信号采集模块，4
‑
温度传感器，5
‑
温度信号采集模块，6
‑
模拟电压输出模块，7
‑
mcu模块。
具体实施方式
16.下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
17.实施例1
18.一种氢气传感器，所述氢气传感器包括电源模块1、传感元件2、浓度信号采集模块3、温度传感器4、温度信号采集模块5、模拟电压输出模块6和mcu模块7；
19.电源模块1内部设置电源转换芯片lm2574、lm117以及xc6210b122mr，使电源模块1能够稳定输出三种电压；
20.传感元件2采用中国船舶集团有限公司第七一八研究所生产的型号为lxk
‑
9h催化燃烧式传感元件；
21.温度传感器4采用型号为lmt87dck的温度传感器；
22.mcu模块7采用型号为stm32f103rct7单片机，包含adc以及dac等集成功能；
23.浓度信号采集模块3的信号输入端与传感元件2连接，浓度信号采集模块3的信号输出端与mcu模块7的信号输入端连接，通过浓度信号采集模块3将浓度信号放大后传输给mcu模块7；温度信号采集模块5的信号输入端与温度传感器4连接，温度信号采集模块5的信号输出端与mcu模块7的信号输入端连接，通过温度信号采集模块5将温度信号修正后(即将温度
‑
电压曲线的负相关关系修正为正相关关系)传输给mcu模块7；mcu模块7对获取的浓度信号进行运算处理得到当前状态下的氢气浓度所对应的电压值，并根据所获取的当前环境温度信号对当前状态下氢气浓度所对应的电压值进行修正处理，然后通过模拟电压输出模块6将补偿后的氢气浓度所对应的电压值输出。
24.通过实验可知，不同温度对于氢气传感器的性能会产生一定的影响。当温度处于20℃～40℃时，不进行处理；当温度低于20℃时，将输出值减去一个温度系数进行输出(温度系数根据实验得出)；当温度高于40℃时，将输出值加上一个温度系数进行输出(温度系数根据实验得出)。经过处理之后，氢气传感器的输出电压基本呈线性，由此消除了温度变化所带来的影响，提高了测量的准确性。
25.综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种氢气传感器，其特征在于：所述氢气传感器包括电源模块、传感元件、浓度信号采集模块、温度传感器、温度信号采集模块、模拟电压输出模块和mcu模块；浓度信号采集模块的信号输入端与传感元件连接，浓度信号采集模块的信号输出端与mcu模块的信号输入端连接；温度信号采集模块的信号输入端与温度传感器连接，温度信号采集模块的信号输出端与mcu模块的信号输入端连接；mcu模块的信号输出端与模拟电压输出模块连接。2.根据权利要求1所述的一种氢气传感器，其特征在于：电源模块内设置有不同型号的稳压芯片，使电源模块输出稳定的不同电压值。3.根据权利要求1所述的一种氢气传感器，其特征在于：传感元件采用中国船舶集团有限公司第七一八研究所生产的测氢用催化燃烧式传感元件。4.根据权利要求1所述的一种氢气传感器，其特征在于：温度传感器采用型号为lmt87dck的温度传感器。5.根据权利要求1所述的一种氢气传感器，其特征在于：mcu模块采用型号为stm32f103rct7单片机。

技术总结
本实用新型涉及一种氢气传感器，属于氢气浓度检测技术领域。所述氢气传感器包括电源模块、传感元件、浓度信号采集模块、温度传感器、温度信号采集模块、模拟电压输出模块和MCU模块，通过浓度信号采集模块将浓度信号传输给MCU模块，通过温度信号采集模块将温度信号传输给MCU模块7，MCU模块对获取的浓度信号进行运算处理得到当前状态下的氢气浓度所对应的电压值，MCU模块再根据获取的温度信号对氢气浓度所对应的电压值进行修正处理，最后通过模拟电压输出模块将补偿后的氢气浓度所对应的电压值输出，该氢气传感器可以减少因为温度对浓度测量的偏差，而且具有响应速度快、重复性好、工作稳定可靠等优点。工作稳定可靠等优点。工作稳定可靠等优点。


技术研发人员：曹振芳 赵丽娟 张泰基 郝刘仓 汤卫华
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一八研究所
技术研发日：2020.11.05
技术公布日：2021/9/24