CN115825156A - 一种氢气传感器芯体结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢气传感器芯体结构，包括芯体结构本体，所述芯体结构本体包括第一芯体和第二芯体，所述第一芯体和第二芯体的底部均设置有基座，所述基座的底端安装有多个引脚，每个所述引脚的末端均插入到固定机构的内部，所述芯体结构本体通过固定机构嵌入到氢气传感器设备的内部，所述基座的顶部设置有对接环，所述对接环的内侧设置有隔板，该氢气传感器芯体结构采用两个芯体元件进行感应，通过控制两个芯体上的氢气裂解金属层具有不同的使用寿命，提高了检测的准确性，避免了由于达到使用寿命导致的误报情况的发生，后续对该芯体进行更换时仅需要将顶部的氢气裂解金属层部分更换即可，降低了更换成本。

Description

一种氢气传感器芯体结构

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体为一种氢气传感器芯体结构。

背景技术

氢气传感器在常温下对氢气非常敏感且具有很好的选择性，可以作为检测环境中氢气浓度的传感器，出于生产生活中对安全的要求，快速、灵敏、准确的氢气传感器是十分必要的，能够及时避免爆炸发生的可能性，其中半导体形式的氢气传感器最为常见，该类型的氢气传感器通过内侧芯体上的氢气裂解金属层遇到高密度氢气分子后会发生氧化和断开的现象，进而改变连接的电线电压。特点是氢气裂解金属层会随着正常使用表面发生消耗，现有技术中直接将氢气裂解金属层铺设在半导体层的表面，但是由于氢气裂解金属层即使未遇到氢气大量泄漏，仍旧会产生损耗，因此到达使用寿命后就会由于缓慢的氧化导致触发警报，最终产生误报的现象，所以常规的氢气传感器需要定期更换，提高了更换的频率，另一方面，每次更换时需要将整个芯体均进行拆卸更换，提高了更换的成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种氢气传感器芯体结构，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明能够通过电信号自动判断是发生了氢气泄漏还是达到使用寿命，延长了更换周期，且降低了更换成本，检测精度更高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种氢气传感器芯体结构，包括芯体结构本体，所述芯体结构本体包括第一芯体和第二芯体，所述第一芯体和第二芯体的底部均设置有基座，所述基座的底端安装有多个引脚，每个所述引脚的末端均插入到固定机构的内部，所述芯体结构本体通过固定机构嵌入到氢气传感器设备的内部，所述基座的顶部设置有对接环，所述对接环的内侧设置有隔板，所述对接环通过隔板将氢气裂解金属层安装在中间位置，所述基座内侧的顶部设置有半导体层，所述对接环的底部设置有密封组件，且对接环通过密封组件按压在基座的顶部，所述氢气裂解金属层的底端与半导体层的顶部相接触贴合。

进一步的，所述氢气裂解金属层设置有三层结构，在氢气裂解金属层的顶部设置有顶部裂解层，所述氢气裂解金属层的中间设置有中部裂解层，所述氢气裂解金属层的底端设置有底部裂解层，所述底部裂解层被密封组件所包围。

进一步的，所述中部裂解层的两侧分别与顶部裂解层、底部裂解层之间设置有反应容腔，所述氢气裂解金属层的中间开设有进气通道。

进一步的，所述进气通道与反应容腔的连接处设置有微型裂解薄膜，所述底部裂解层的底面与半导体层的顶部相接触贴合，所述第一芯体中的微型裂解薄膜和第二芯体中的微型裂解薄膜厚度具有差异。

进一步的，所述密封组件包括插接杆和隔板，所述对接环的底端设置有隔板，所述隔板的中间开设有夹层，所述基座的顶部设置有多个插接杆，且每个插接杆之间的间隔相同。

进一步的，每个所述插接杆均插入到夹层的内部，所述对接环的内部开设有密封层，所述密封层的表面铺设有密封膜，所述密封层的内侧顶部设置有定位孔，所述定位孔的侧边设置有气孔。

进一步的，所述定位孔通过气孔与外部空间相连通，所述密封层的内部填充有粘接剂，所述插接杆将密封膜刺穿后即可插入到密封层和定位孔的内部。

进一步的，所述半导体层的侧边设置有挡板，所述挡板的外侧与隔板的表面相接触贴合，定位孔和密封层之间通过薄膜隔开。

进一步的，所述固定机构包括压板和对接凹槽，所述压板的两端均设置有安装板，所述安装板的中间开设有固定孔，所述压板的底端开设有对接凹槽，所述对接凹槽的内侧穿插有导电丝。

进一步的，所述导电丝的底端设置有焊脚，每个所述引脚的末端均与导电丝进行连接，且导电丝通过焊脚与传感器设备内部的焊点部分进行熔融对接，所述安装板通过使用螺丝穿过固定孔后进行安装。

本发明的有益效果：本发明的一种氢气传感器芯体结构，包括芯体结构本体，所述芯体结构本体包括第一芯体、第二芯体、引脚、固定机构、基座、半导体层、插接杆、对接环、氢气裂解金属层、密封组件、密封层、隔板、挡板、密封膜、气孔、压板、安装板、固定孔、对接凹槽、导电丝、焊脚、进气通道、中部裂解层、微型裂解薄膜、顶部裂解层、底部裂解层、反应容腔、夹层、定位孔。

1.该氢气传感器芯体结构采用两个芯体元件进行感应，通过控制两个芯体上的氢气裂解金属层具有不同的使用寿命，提高了检测的准确性，避免了由于达到使用寿命导致的误报情况的发生。

2.该氢气传感器芯体结构将氢气裂解金属层设置成多层结构，正常运行时仅通过顶部裂解层与空气接触，到发生氢气泄漏时，可大幅度提高反应速度，从而将达到提高感应信号强度的效果。

3.该氢气传感器芯体结构通过将氢气裂解金属层所在的对接环部分提供可拆卸结构，因此后续对该芯体进行更换时仅需要将顶部的氢气裂解金属层部分更换即可，降低了更换成本，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种氢气传感器芯体结构的外形的结构示意图；

图2为本发明一种氢气传感器芯体结构基座顶部的结构示意图；

图3为本发明一种氢气传感器芯体结构密封组件部分的剖视图；

图4为本发明一种氢气传感器芯体结构固定机构部分的结构示意图；

图5为本发明一种氢气传感器芯体结构氢气裂解金属层部分的剖视图；

图中：1、第一芯体；2、第二芯体；3、引脚；4、固定机构；5、基座；6、半导体层；7、插接杆；8、对接环；9、氢气裂解金属层；10、密封组件；11、密封层；12、隔板；13、挡板；14、密封膜；15、气孔；16、压板；17、安装板；18、固定孔；19、对接凹槽；20、导电丝；21、焊脚；22、进气通道；23、中部裂解层；24、微型裂解薄膜；25、顶部裂解层；26、底部裂解层；27、反应容腔；28、夹层；29、定位孔。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种氢气传感器芯体结构，包括芯体结构本体，所述芯体结构本体包括第一芯体1和第二芯体2，所述第一芯体1和第二芯体2的底部均设置有基座5，所述基座5的底端安装有多个引脚3，每个所述引脚3的末端均插入到固定机构4的内部，所述芯体结构本体通过固定机构4嵌入到氢气传感器设备的内部，所述基座5的顶部设置有对接环8，所述对接环8的内侧设置有隔板12，所述对接环8通过隔板12将氢气裂解金属层9安装在中间位置，所述基座5内侧的顶部设置有半导体层6，所述对接环8的底部设置有密封组件10，且对接环8通过密封组件10按压在基座5的顶部，所述氢气裂解金属层9的底端与半导体层6的顶部相接触贴合，该氢气传感器芯体结构采用两个芯体元件对外部空气中的氢气浓度进行感应，使用时，在每个芯体的顶部铺设氢气裂解金属层9，利用氢气裂解金属层9与空气中的氢气分子进行吸附,吸附后氢气主动释放出电子与氢气裂解金属层9附近的化学吸附层中的氧离子结合,载流子浓度发生变化,该变化值通过底部的半导体层6转换为电压信号向外传递，从而作为触发警报的信息介质，该信息触发传感器上的警报设备即可进行预警，其安装时则通过底部的固定机构4直接安装在氢气传感器的内部，并将氢气传感器安装在工业场所靠近氢气存储设备附近，即可完成安装过程。

本实施例，所述氢气裂解金属层9设置有三层结构，在氢气裂解金属层9的顶部设置有顶部裂解层25，所述氢气裂解金属层9的中间设置有中部裂解层23，所述氢气裂解金属层9的底端设置有底部裂解层26，所述底部裂解层26被密封组件10所包围，所述中部裂解层23的两侧分别与顶部裂解层25、底部裂解层26之间设置有反应容腔27，所述氢气裂解金属层9的中间开设有进气通道22，所述进气通道22与反应容腔27的连接处设置有微型裂解薄膜24，所述底部裂解层26的底面与半导体层6的顶部相接触贴合，所述第一芯体1中的微型裂解薄膜24和第二芯体2中的微型裂解薄膜24厚度具有差异，采用两个芯体元件进行感应，通过控制两个芯体上的氢气裂解金属层9具有不同的使用寿命，当两个芯体元件在极短的时间内发生快速裂解反应触发警报即可代表感应区域内发生氢气泄漏，当两个芯体元件触发警报的时间间隔较长，即可代表氢气裂解金属层9到达使用寿命，进行更换机构，提高了检测的准确性，避免了由于达到使用寿命导致的误报情况的发生，将氢气裂解金属层9设置成多层结构，正常运行时仅通过顶部裂解层25与空气接触，到发生氢气泄漏时，通过内部的微型裂解薄膜24快速反应破裂后将外部泄漏的氢气导入到反应容腔27内，即可大幅度提高反应速度，从而将达到提高感应信号强度的效果，同时也能够避免后端电路结构老化导致的检测灵敏性下降的问题。

具体的，该传感器芯体使用过程中，仅通过顶部裂解层25与外部空气接触，遇到氢气泄漏后，其中的微型裂解薄膜24快速裂解，导通反应容腔27内部的空间，从而大幅度增加了整个氢气裂解金属层9与外部空间的接触面积，该状态下整个氢气裂解金属层9的氧化状态快速反应，从而提高了强信号实现触发警报的效果，另一方面，若在长时间的使用过程中未触发警报，随着接近使用寿命极限，会导致其中一个芯体中的微型裂解薄膜24断开，该状态下会导致其中一个芯体触发警报，而另一个芯体由于微型裂解薄膜24分解缓慢而不会触发，该状态下即可检测处其中的芯体达到使用寿命，及时对两个芯体进行更换即可。

本实施例，所述密封组件10包括插接杆7和隔板12，所述对接环8的底端设置有隔板12，所述隔板12的中间开设有夹层28，所述基座5的顶部设置有多个插接杆7，且每个插接杆7之间的间隔相同，每个所述插接杆7均插入到夹层28的内部，所述对接环8的内部开设有密封层11，所述密封层11的表面铺设有密封膜14，所述密封层11的内侧顶部设置有定位孔29，所述定位孔29的侧边设置有气孔15，所述定位孔29通过气孔15与外部空间相连通，所述密封层11的内部填充有粘接剂，所述插接杆7将密封膜14刺穿后即可插入到密封层11和定位孔29的内部，所述半导体层6的侧边设置有挡板13，所述挡板13的外侧与隔板12的表面相接触贴合，定位孔29和密封层11之间通过薄膜隔开，通过将氢气裂解金属层9所在的对接环8部分提供可拆卸结构，因此后续对该芯体进行更换时仅需要将顶部的氢气裂解金属层9部分更换即可，降低了更换成本，同时也通过安装时底部的密封结构提高了氢气裂解金属层9与底部半导体层6的密封性，确保仅有顶部裂解层25的表面与空气接触，延长了使用寿命。

具体的，对芯体顶部的对接环8进行更换时，直接将旧的对接环8拉出，然后将新的对接环8向下按压，时插接杆7插入到密封层11内，利用插接杆7将密封膜14戳开，使用内部的粘接剂填充在夹层28的内部，粘接剂将整个夹层28填充满后，即可实现密封效果，其该密封结构通过双层的隔板12、中间的粘接剂以及内侧的挡板13实现多重密封效果，从而实现对底部裂解层26的密封保护功能。

本实施例，所述固定机构4包括压板16和对接凹槽19，所述压板16的两端均设置有安装板17，所述安装板17的中间开设有固定孔18，所述压板16的底端开设有对接凹槽19，所述对接凹槽19的内侧穿插有导电丝20，所述导电丝20的底端设置有焊脚21，每个所述引脚3的末端均与导电丝20进行连接，且导电丝20通过焊脚21与传感器设备内部的焊点部分进行熔融对接，所述安装板17通过使用螺丝穿过固定孔18后进行安装，具体的，进行安装时，直接将该芯体的引脚3所连接的金属丝和焊脚21进行融化，并与氢气传感器设备电路板上的焊点进行接触熔融，即可将顶的压板16按压在每个融化后的焊脚21的顶部，再使用螺丝将安装板17进行固定后，即可完成安装过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种氢气传感器芯体结构，包括芯体结构本体，其特征在于：所述芯体结构本体包括第一芯体(1)和第二芯体(2)，所述第一芯体(1)和第二芯体(2)的底部均设置有基座(5)，所述基座(5)的底端安装有多个引脚(3)，每个所述引脚(3)的末端均插入到固定机构(4)的内部，所述芯体结构本体通过固定机构(4)嵌入到氢气传感器设备的内部，所述基座(5)的顶部设置有对接环(8)，所述对接环(8)的内侧设置有隔板(12)，所述对接环(8)通过隔板(12)将氢气裂解金属层(9)安装在中间位置，所述基座(5)内侧的顶部设置有半导体层(6)，所述对接环(8)的底部设置有密封组件(10)，且对接环(8)通过密封组件(10)按压在基座(5)的顶部，所述氢气裂解金属层(9)的底端与半导体层(6)的顶部相接触贴合。

2.根据权利要求1所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述氢气裂解金属层(9)设置有三层结构，在氢气裂解金属层(9)的顶部设置有顶部裂解层(25)，所述氢气裂解金属层(9)的中间设置有中部裂解层(23)，所述氢气裂解金属层(9)的底端设置有底部裂解层(26)，所述底部裂解层(26)被密封组件(10)所包围。

3.根据权利要求2所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述中部裂解层(23)的两侧分别与顶部裂解层(25)、底部裂解层(26)之间设置有反应容腔(27)，所述氢气裂解金属层(9)的中间开设有进气通道(22)。

4.根据权利要求3所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述进气通道(22)与反应容腔(27)的连接处设置有微型裂解薄膜(24)，所述底部裂解层(26)的底面与半导体层(6)的顶部相接触贴合，所述第一芯体(1)中的微型裂解薄膜(24)和第二芯体(2)中的微型裂解薄膜(24)厚度不同。

5.根据权利要求2所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述密封组件(10)包括插接杆(7)和隔板(12)，所述对接环(8)的底端设置有隔板(12)，所述隔板(12)的中间开设有夹层(28)，所述基座(5)的顶部设置有多个插接杆(7)，且每个插接杆(7)之间的间隔相同。

6.根据权利要求5所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：每个所述插接杆(7)均插入到夹层(28)的内部，所述对接环(8)的内部开设有密封层(11)，所述密封层(11)的表面铺设有密封膜(14)，所述密封层(11)的内侧顶部设置有定位孔(29)，所述定位孔(29)的侧边设置有气孔(15)。

7.根据权利要求6所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述定位孔(29)通过气孔(15)与外部空间相连通，所述密封层(11)的内部填充有粘接剂，所述插接杆(7)将密封膜(14)刺穿后即可插入到密封层(11)和定位孔(29)的内部。

8.根据权利要求6所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述半导体层(6)的侧边设置有挡板(13)，所述挡板(13)的外侧与隔板(12)的表面相接触贴合，定位孔(29)和密封层(11)之间通过薄膜隔开。

9.根据权利要求1所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述固定机构(4)包括压板(16)和对接凹槽(19)，所述压板(16)的两端均设置有安装板(17)，所述安装板(17)的中间开设有固定孔(18)，所述压板(16)的底端开设有对接凹槽(19)，所述对接凹槽(19)的内侧穿插有导电丝(20)。

10.根据权利要求9所述的一种氢气传感器芯体结构，其特征在于：所述导电丝(20)的底端设置有焊脚(21)，每个所述引脚(3)的末端均与导电丝(20)进行连接，且导电丝(20)通过焊脚(21)与传感器设备内部的焊点部分进行熔融对接，所述安装板(17)通过使用螺丝穿过固定孔(18)后进行安装。

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