CN214703417U - 一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气体检测系统技术领域，具体为一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统。本实用新型提供一种微型加热器辅助模式下的氧化锌基传感器气体检测系统，包括石英腔、氧化锌基气体传感器、质量流量控制器、真空泵、微型加热器、数字源表、计算机以及气管和导线若干；所述石英腔作为所述氧化锌基气体传感器的气体响应环境；所述质量流量控制器用于控制气体以指定流量进入所述石英腔；所述真空泵用于加速所述石英腔内气体交换；所述微型加热器用于辅助所述氧化锌基气体传感器对硫化氢气体产生响应；所述数字源表用于测量所述氧化锌基气体传感器的电流；所述计算机用于控制所述质量流量控制器、所述微型加热器及所述数字源表。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体检测系统技术领域，具体而言涉及一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统。
背景技术
硫化氢在人们的生产生活中也并不少见，它作为一种无色有臭味的无机化合物，具有无色、低浓度时有臭鸡蛋气体等特点。同时，它也有着急性剧毒的危害，吸入少量高浓度硫化氢即可使人在短时间内丧命。另外，吸入过量的硫化氢气体会导致心动过速、心律失常造成胸闷，气短、心悸等一系列对于人体循环系统的危害，即使低浓度的硫化氢气体也会对人体的眼、呼吸系统及中枢神经产生影响。所以对于硫化氢气体的检测，特别是在工业行业中是很有必要的。
对于低浓度硫化氢气体的检测往往要求检测系统具有较好的响应精度，也就意味着这对气体响应环境的气密性、安全性及测量结果的准确性均提出相应的要求。目前，虽然有很多技术手段能够实现对亚ppm级别浓度的硫化氢气体进行检测，例如电化学检测法、气相色谱法等，但是这些方法在成本、操作性方面还存在一定的挑战。为了测量低浓度硫化氢，实现对亚ppm级别浓度的硫化氢气体的快速响应，需要更加便捷的硫化氢气体检测系统。
本实用新型提出一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，采用石英腔作为氧化锌基气体传感器的气体响应环境以保证气密性及安全性，在微型加热器的辅助下，使用数字源表对氧化锌基气体传感器进行电学性能检测，即可实现对硫化氢气体的准确检测。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，在微型加热器辅助下可以对低浓度的硫化氢气体进行准确便捷的检测。
本实用新型实施例提供一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，包括石英腔、氧化锌基气体传感器、质量流量控制器、真空泵、微型加热器、数字源表、计算机以及气管和导线若干；
所述石英腔作为所述氧化锌基气体传感器的气体响应环境，并且在所述石英腔的边缘设置有允许硫化氢气体通过的气体通道，气体通道包括至少一个入口和至少一个出口；
所述质量流量控制器用于控制硫化氢气体以指定流量进入所述石英腔；
所述真空泵用于加速所述石英腔内的气体交换；
所述微型加热器用于辅助所述氧化锌基气体传感器对硫化氢气体产生响应；
所述数字源表用于测量所述敏感元件的电流；
所述计算机用于控制所述质量流量控制器、所述微型加热器及所述数字源表；
其中，所述微型加热器被设置为加热温度为600℃的热源，用于在氧化锌基气体传感器底部提供热能，使得所述氧化锌基气体传感器处于高温条件下进行硫化氢气体检测。
进一步地，所述石英腔作为所述氧化锌基气体传感器的气体反应环境，内置所述氧化锌基气体传感器与所述微型加热器提供的热源。
进一步地，所述微型加热器提供的热源尺寸小于氧化锌基气体传感器的基底尺寸。
进一步地，所述微型加热器的热源位于所述氧化锌基气体传感器的底部中心位置。
进一步地，所述数字源表可以对氧化锌基气体传感器进行实时电学性能检测，并将数据实时传送至所述计算机。
进一步地，所述计算机用于控制所述质量流量控制器、所述微型加热器及所述数字源表，并对数字源表的测量结果进一步处理分析。
进一步的，所述氧化锌基气体传感器的尺寸为10mm*10mm*1.2mm；所述微型加热器的热源尺寸小于氧化锌基气体传感器，位于氧化锌基气体传感器的底部中心位置；所述石英腔为长方体石英腔，长度为15cm，宽度为10cm，高度为5cm，壁厚2cm。
其中，所述石英腔的边缘除了设置有允许硫化氢气体通过的气体通道，气体通道包括至少一个入口和至少一个出口，还有三个直径极小的圆孔分别用于数字源表和微型加热器的引线通道孔，石英腔边缘处设置的所有气体通道及引线通道孔均由密封胶保证气体响应环境的气密性。
由以上本实用新型的实施例的基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，其可有效地阻挡外界光源、灰尘等因素对传感器的干扰，提高检测和识别硫化氢气体的准确性和敏感度，并且可在微型加热器的辅助下通过高精度数字源表对氧化锌基气体传感器进行电学性能检测，即可实现亚ppm的硫化氢气体检测，并具有良好的灵敏度和准确性。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普遍技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本实用新型示例性实施例基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统的结构示意图。
图2示出了本实用新型示例性实施氧化锌基气体传感器的结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了本实用新型的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图1、2示，根据本实用新型示例性实施例的微型加热器辅助模式下的氧化锌基传感器气体检测系统，可有效地阻挡外界光源、灰尘等因素对传感器的干扰，提高检测和识别硫化氢气体的准确性和敏感度，并且可在600℃的微型加热器的加热下对硫化氢气体达到亚 ppm的检测，并具有良好的灵敏度和准确性。
结合图1所示实施例，本实用新型提出一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统的结构包括石英腔10、氧化锌基气体传感器20、质量流量控制器30、真空泵40、微型加热器50、数字源表60、计算机70以及气管80和导线90若干。利用计算机70通过导线90连接并控制质量流量控制器30、微型加热器50和数字源表60，其中质量流量控制器30用于控制硫化氢气体以指定流量进入石英腔10，微型加热器50用于为氧化锌基气体传感器20提供热源以对低浓度硫化氢气体产生响应，数字源表50接通所述氧化锌基气体传感器20的电极两端，用于施加电压后测量气体传感器在硫化氢气体中的电流变化，真空泵40用于加速所述石英腔10内的气体交换。
结合图1所示，石英腔10作为传感器的气体反应环境，在石英腔10的边缘设置有允许硫化氢气体通过的气体通道，气体通道包括至少一个入口和至少一个出口。在可选的实施例中，入口和出口采用气管80接通形式设计，入口处的气体流量由质量流量控制器30控制，出口处接通真空泵40以加速石英腔10内的气体交换，除此之外，石英腔10还有三个直径极小的圆孔分别用于数字源表和微型加热器的引线通道。石英腔10边缘处设置的所有气体通道及引线通道孔均由密封胶保证气体响应环境的气密性。
结合图1所示，数字源表60接通氧化锌基气体传感器20的电极两端，组成测量电路，用于施加电压后测量氧化锌基气体传感器20在接触硫化氢气体后的电流变化。质量流量控制器30用于控制硫化氢气体及洁净空气以指定流量进入石英腔10边缘设置的气体通道入口。
另外，微型加热器50、数字源表60和质量流量控制器30均通过若干导线90用相应接法连接与计算机70。这样，计算机70可以控制质量流量控制器30输出的气体流量，也可以调节微型加热器的热源加热温度，还可以调整数字源表60的测量精度和模式并且读取和存储数字源表60所获取的实验数据。
结合图1所示，石英腔10内部包括氧化锌基气体传感器20和微型加热器50的热源。石英腔10的石英外壳由高纯度石英晶体加工而成，这样，石英腔10作为设置在装置外壳内的氧化锌基气体传感器20的工作环境，可以保证有效地阻挡外界光源、灰尘等因素对传感器的干扰。氧化锌基气体传感器20用于检测进入到石英腔10内的气体中是否包含硫化氢气体以及含量。微型加热器50的加热温度可预定为600℃，微型加热器50的热源位于氧化锌基气体传感器20的底部中心位置。当然，根据实验要求需要不同温度时，可通过计算机70对微型加热器50进行功率调节，即可实现对氧化锌基气体传感器20的工作温度的调节。
结合图2所示，氧化锌基气体传感器20包括石英基底21、叉指电极22以及涂覆到叉指电极22上的氧化锌薄膜23，叉指电极22与氧化锌薄膜23形成敏感层，石英基底21黏附固定(例如涂胶固定)在石英腔10内。在微型加热器50的辅助下，氧化锌基气体传感器20 可以实现对亚ppm量级的硫化氢气体的检测，且达到较准确的气敏效果。
结合图1、2所示，具体的基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统实施例如下，由计算机70控制质量流量控制器20使低浓度硫化氢气体以20sccm的流量进入石英腔10，并且由计算机70控制微型加热器50，在600℃热源的加热辅助下，氧化锌基气体传感器20 与硫化氢气体接触并发生反应。此时，数字源表60接通氧化锌基气体传感器20的电极两端，可以检测到氧化锌基气体传感器20在测量电路中的电流变化，并实时传送给计算机70。真空泵40连接到石英腔10边缘设置的气体通道出口，用于加速石英腔10内的气体交换。在检测硫化氢气体过程中，当数字源表60传送给计算机70的电流信号趋于平稳时，此时再由计算机 70控制质量流量控制器30关闭低浓度硫化氢气体的流入，并向石英腔10边缘设置的气体通道入口以30sccm的流量通入洁净空气，直至数字源表60传送给计算机70的电流信号再次趋于平稳时，即一次实验完成，重复实验可以实现对低浓度硫化氢气体的重复检测。
在这里示出和描述的实施例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的某些实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，包括石英腔、氧化锌基气体传感器、质量流量控制器、真空泵、微型加热器、数字源表、计算机以及气管和导线若干；
其特征在于：所述石英腔作为所述氧化锌基气体传感器的气体响应环境，并且在所述石英腔的边缘设置有允许硫化氢气体通过的气体通道，气体通道包括至少一个入口和至少一个出口；所述质量流量控制器用于控制硫化氢气体以指定流量进入所述石英腔；所述真空泵用于加速所述石英腔内的气体交换；所述微型加热器用于辅助所述氧化锌基气体传感器对硫化氢气体产生响应；所述数字源表用于测量所述氧化锌基气体传感器的电流；所述计算机用于控制所述质量流量控制器、所述微型加热器及所述数字源表；
其中，所述微型加热器被设置为加热温度为600℃的热源，用于在氧化锌基气体传感器底部提供热能，使得所述氧化锌基气体传感器处于高温条件下进行硫化氢气体检测。
2.根据权利要求1所述的基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，其特征在于，所述石英腔作为所述氧化锌基气体传感器的气体反应环境，内置所述氧化锌基气体传感器和所述微型加热器提供的热源。
3.根据权利要求1所述的基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，其特征在于，所述微型加热器提供的热源尺寸小于氧化锌基气体传感器的基底尺寸。
4.根据权利要求1所述的基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，其特征在于，所述微型加热器的热源位于所述氧化锌基气体传感器的底部中心位置。
5.根据权利要求1所述的基于微型加热器辅助进行的硫化氢气体检测系统，其特征在于，所述数字源表可以对氧化锌基气体传感器进行电学性能检测，并将数据实时传送至所述计算机。
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