CN220752060U - 一种管道式氢气传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道式氢气传感器，属于氢气传感器技术领域，包括卡套接头，卡套接头一端通过螺纹连接有外壳，外壳一端通过螺纹连接有航空插头，卡套接头远离外壳的一端为管螺纹，卡套接头内部通过螺钉安装有电路板，卡套接头与外壳连接处设置有密封圈，电路板中的芯片采用钯合金的MEMS氢气传感器芯片。有益效果在于：相比于光学式、电化学式、热传导式、半导体电阻式等氢气传感器，本实用新型采用钯合金作为敏感材料，可以适用于各种复杂的工业领域，在于管道连接的部分采用卡套接头，相比于生料带螺纹等密封结构，卡套接头是一种兼顾密封性及安全性的小口径管道连接件，可以保证很好的密封性以及抗振动、耐疲劳的特性。

Description

一种管道式氢气传感器

技术领域

本实用新型涉及氢气传感器技术领域，特别是涉及一种管道式氢气传感器。

背景技术

目前用于各种工业环境中氢气在线监测的氢气传感器，根据原理可以区分为：光学式、电化学式、热传导式、电阻式等。光学式氢气传感器具有快速响应时间、高灵敏度、高分辨率和不受干扰等优点，但需要昂贵的仪器和专业技术支持。电化学式氢气传感器具有高灵敏度、快速响应和可重复性等优点，但需要专业技术和特殊的工作条件来保证传感器的稳定性。热传导式氢气传感器具有快速响应时间、高稳定性和低功耗等优点，但灵敏度较低，需要进行定期校准。

电阻式氢气传感器可以分为半导体式和钯合金式两种，半导体式氢气传感器具有快速响应时间、高灵敏度和可重复性等优点，但需要在恰当的工作条件下使用，例如温度、湿度和气氛等方面需要严格控制。钯合金氢气传感器具有高灵敏度、快速响应、可重复性和低成本等优点，因此在氢气检测领域得到广泛应用。

现有的管道式氢气传感器的气敏元件的原理大多为光学式、热导式、半导体电阻式等，难以符合工业制氢、合成氨等具有复杂工况的管道。现有的管道式氢气传感器与管道的连接方式大多为生料带螺纹的形式，该连接方式安装不便、密封性不好。现有的管道式氢气传感器无法避免管道内部温湿度条件变化引起的氢气传感器测量误差。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种管道式氢气传感器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种管道式氢气传感器，包括卡套接头，卡套接头一端通过螺纹连接有外壳，外壳一端通过螺纹连接有航空插头，卡套接头远离外壳的一端为管螺纹，卡套接头内部通过螺钉安装有电路板，卡套接头与外壳连接处设置有密封圈，电路板中的芯片采用钯合金的MEMS氢气传感器芯片。

优选的，航空插头与电路板电性连接，用于电路板与外界电源的连接以及信号的传输。

优选的，电路板中采用MCU控制占空比可调的PWM波对钯合金的MEMS氢气传感器芯片的加热电阻进行供电，MCU通过RS485接口与外界进行信息交互。

优选的，电路板中采用IIC协议的温湿度传感器。

优选的，电路板中采用EEPROM将管道式氢气传感器检测信息进行存储。

优选的，采用Modbus协议将管道式氢气传感器的信号进行输出。

有益效果在于：相比于光学式、电化学式、热传导式、半导体电阻式等氢气传感器，本实用新型采用钯合金作为敏感材料，可以适用于各种复杂的工业领域，在于管道连接的部分采用卡套接头，相比于生料带螺纹等密封结构，卡套接头是一种兼顾密封性及安全性的小口径管道连接件，可以保证很好的密封性以及抗振动、耐疲劳的特性。

本实用新型的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本实用新型的具体实践可以了解到。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型所述一种管道式氢气传感器的立体图；

图2是本实用新型所述一种管道式氢气传感器的内部结构示意图；

图3是本实用新型所述一种管道式氢气传感器的信号控制示意图。

附图标记说明如下：1、卡套接头；2、电路板；3、密封圈；4、外壳；5、航空插头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-图3所示，一种管道式氢气传感器，包括卡套接头1，卡套接头1一端通过螺纹连接有外壳4，外壳4一端通过螺纹连接有航空插头5，卡套接头1远离外壳4的一端为管螺纹，通过管螺纹将卡套接头1安装到气体管道中，卡套接头1来代替螺纹密封，对比于生料带螺纹密封等接头形式，双卡套管接头是一种兼顾密封及安全的小口径管道连接件，这种密封结构可以在低温状态下工作保证密封，并实现最高额定温度下持久的密封，具有极好的抗振动疲劳性能，卡套接头1内部通过螺钉安装有电路板2，卡套接头1与外壳4连接处设置有密封圈3，卡套接头1、密封圈3和外壳4的配合保证整个管道式氢气传感器的密封，电路板2中的芯片采用钯合金的MEMS氢气传感器芯片，钯合金薄膜对氢气有着良好的选择性，可以避免气体管道复杂的气体组分对传感器芯片响应的影响；

航空插头5与电路板2电性连接，用于电路板2与外界电源的连接以及信号的传输，保证密封，插拔方便；

电路板2中采用MCU控制占空比可调的PWM波对钯合金的MEMS氢气传感器芯片的加热电阻进行供电，保持氢气传感器芯片的温度恒定，MCU通过RS485接口与外界进行信息交互；

电路板2中采用IIC协议的温湿度传感器，检测管道中的温湿度信息，并对氢气传感器芯片进行温湿度补偿；

电路板2中采用EEPROM将管道式氢气传感器检测信息进行存储，防止掉电丢失；

采用Modbus协议将管道式氢气传感器的信号进行输出。

工作原理：本传感器卡套接头1一端为管螺纹，安装到气体管道中，电路板2通过螺钉安装在卡套接头1内部，卡套接头1、密封圈3与外壳4的配合保证整个管道式氢气传感器的密封，航空插头5用来将外部的电源接入管道式传感器的电路板2，并将传感器信号传输到外部，保证密封，插拔方便。

如图3所示，其中实线箭头为电源线，虚线箭头为信号线，本传感器选用钯合金的MEMS氢气传感器芯片，钯合金薄膜对氢气有着良好的选择性，可以避免气体管道复杂的气体组分对传感器芯片响应的影响，采用MCU控制占空比可调的PWM波对氢气传感器芯片的加热电阻进行供电，保持氢气传感器芯片的温度恒定，使用IIC协议的温湿度传感器，检测管道中的温湿度信息，并对氢气传感器芯片进行温湿度补偿，使用EEPROM将管道式氢气传感器检测信息进行存储，防止掉电丢失，MCU通过RS485接口与外界进行信息交互，使用Modbus协议将管道式氢气传感器的信号进行输出。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (6)

1.一种管道式氢气传感器，其特征在于：包括卡套接头(1)，卡套接头(1)一端通过螺纹连接有外壳(4)，外壳(4)一端通过螺纹连接有航空插头(5)，卡套接头(1)远离外壳(4)的一端为管螺纹，卡套接头(1)内部通过螺钉安装有电路板(2)，卡套接头(1)与外壳(4)连接处设置有密封圈(3)，电路板(2)中的芯片采用钯合金的MEMS氢气传感器芯片。

2.根据权利要求1所述的一种管道式氢气传感器，其特征在于：航空插头(5)与电路板(2)电性连接，用于电路板(2)与外界电源的连接以及信号的传输。

3.根据权利要求1所述的一种管道式氢气传感器，其特征在于：电路板(2)中采用MCU控制占空比可调的PWM波对钯合金的MEMS氢气传感器芯片的加热电阻进行供电，MCU通过RS485接口与外界进行信息交互。

4.根据权利要求1所述的一种管道式氢气传感器，其特征在于：电路板(2)中采用IIC协议的温湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种管道式氢气传感器，其特征在于：电路板(2)中采用EEPROM将管道式氢气传感器检测信息进行存储。

6.根据权利要求1所述的一种管道式氢气传感器，其特征在于：采用Modbus协议将管道式氢气传感器的信号进行输出。