专利名称：氢气传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及氢气泄漏的检测技术，具体地说是一种氢气传感器。
背景技术：
在使用氢气的场所里，由于氢气的特殊性，对氢气泄漏的检测就显的非常重要。在现有技术中对氢气泄漏的检测一般采用敏感元件，用以给出报警信息；但是多为无定量的测量结果，只是单一的警示行为。
发明内容
为了克服上述检测中存在的功能单一的不足，本发明目的是提供一种在报警同时还具有控制功能、可以定量输出的氢气传感器。
本发明技术方案是由电源变换器提供直流电源，主要包括氢气检测元件、检测放大器、电压/电流变换器、电压/频率变换器、微处理器、数码管，其中所述氢气检测元件将其接收到的检测信号送至检测放大器，经检测放大器放大的信号通过电压/频率变换器与微处理器通信，微处理器输出一路送至数码管进行数字显示，另一路经接口与上位机进行数据通信；所述微处理器与数码管之间加设驱动器及地址译码器；所述检测元件经由可调电阻和第五、第七电阻构成的两臂电桥接至检测放大器；所述微处理器输出的报警信号经第一晶体三极管送出；所述微处理器与检测元件之间通过第二二极管通信；所述氢气检测元件采用催化燃烧式氢气敏感元件。
本发明具有如下优点1.本发明提供一个灵敏度高，功能全，性能稳定的氢气传感器。它不但可进行检测，同时还可直接显示检测到的氢气百分含量，在氢气浓度达到或超过一定值时，还可给出声光报警信号，还能提供一个4～20mA电流信号。所采用的敏感元件采用催化燃烧式的、响应速度快、重复性好、工作稳定可靠、抗H2S气体中毒的MC型元件。检测氢气浓度范围可以是0.005％～1％。
2.本发明氢气传感器能够与上位机相连，进行数据通讯；可广泛应用于氢气使用的场所，同时，还可应用于民用、工业现场和天然气、煤气、烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等有机溶剂蒸汽的浓度检测。
3.本发明氢气传感器体积小、重量轻、功能全，性能稳定、功耗低(≤4瓦)。
图1为本发明电路方框图。
图2为本发明电路原理图。
图3为本发明一个实施例测量曲线图。其中系列1为第一次测量曲线，系列2为第二次测量曲线，系列3为第三次测量曲线。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详述本发明。
如图1所示，由电源变换器提供直流电源，主要包括氢气检测元件H1、检测放大器U1、电压/电流变换器U2、电压/频率变换器U4、微处理器U3、数码管，其中所述氢气检测元件将其接收到的检测信号送至检测放大器U1，经检测放大器U1放大的信号通过电压/频率变换器U4与微处理器U3通信，微处理器U3输出一路送至数码管进行数字显示，另一路经接口U6与上位机进行数据通信；所述微处理器U3与第一～四数码管DS1～DS4之间加设驱动器U5及地址译码器U7；所述检测元件H1经由可调电阻P1和第五、第七电阻R5、R7构成的两臂的电桥接至检测放大器U1；所述微处理器U3输出的报警信号经第一晶体三极管Q1送出，与检测元件H1之间通过第二二极管D2通信。
本发明工作原理本传感器使用稳定、灵敏度高的催化燃烧式氢气敏感元件(MC112)为检测元件H1。电源使用+12V。通过第一～二电源变换器VG、VF(采用A1212S-1W)的DC-DC转换，将电压由+12V变换成±12V电压，再变换成+5V。当检测元件H1和补偿元件(由可调电阻P1和第五、第七电阻R5、R7组成)配对组成电桥的两个臂遇到氢气时，检测元件电阻增加，桥路输出电压变量，该电压变量随气体浓度的增大而成正比例的增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。
电压变量经稳定性良好的测量放大器U1放大后，送到电压/频率变换器U4(LMX31)，产生正比于氢气浓度的频率信号，再把频率信号送到微处理器U3(AT89C2051)进行数据处理，微处理器U3可以把处理后的数据经驱动器U10和地址译码器U11送到第一～四数码管DS1～DS4直接进行数字显示，同时可以通过接口U6(MAX232A)发送和接收与上位机进行数据通信。
上述放大后的电压信号同时被送到电压/电流变换器U2(AD694)产生4～20mA电流信号，此信号可以远距离送到控制中心，其检测浓度≥0.05％。
本发明具有声光报警功能。微处理器U3输出的报警信号经第一晶体三极管Q1送出；为了防止误动作，在开机时，由微处理器U3控制检测元件H1输出显示为零。
测量结果参见表1。
表1 测量结果
可见，采用本发明对相同氢含量的样品多次测量，重复性好，最大误差为0.2％；从实施例曲线上看传感器的线性度非常好。
因此，采用本发明监测微量的含氢气体，是十分理想的测量工具。
权利要求
1.一种氢气传感器，其特征在于由电源变换器提供直流电源，主要包括氢气检测元件(H1)、检测放大器(U1)、电压/电流变换器(U2)、电压/频率变换器(U4)、微处理器(U3)、数码管，其中所述氢气检测元件将其接收到的检测信号送至检测放大器(U1)，经检测放大器(U1)放大的信号通过电压/频率变换器(U4)与微处理器(U3)通信，微处理器(U3)输出一路送至数码管进行数字显示，另一路经接口(U6)与上位机进行数据通信。
2.按照权利要求1所述氢气传感器，其特征在于所述微处理器(U3)与数码管之间加设驱动器(U10)及地址译码器(U11)。
3.按照权利要求1所述氢气传感器，其特征在于所述检测元件H1经由可调电阻(P1)和第五、第七电阻(R5、R7)构成的两臂电桥接至检测放大器(U1)。
4.按照权利要求1所述氢气传感器，其特征在于所述微处理器(U3)输出的报警信号经第一晶体三极管(Q1)送出。
5.按照权利要求1所述氢气传感器，其特征在于所述微处理器U3与检测元件H1之间通过第二二极管(D2)通信。
6.按照权利要求1所述氢气传感器，其特征在于所述氢气检测元件采用催化燃烧式氢气敏感元件。
全文摘要
本发明涉及氢气泄漏的检测技术，具体地说是一种氢气传感器。由电源变换器提供直流电源，主要包括氢气检测元件、检测放大器、电压/电流变换器、电压/频率变换器、微处理器、数码管，其中所述氢气检测元件将其接收到的检测信号送至检测放大器，经检测放大器放大的信号通过电压/频率变换器与微处理器通信，微处理器输出一路送至数码管进行数字显示，另一路经接口与上位机进行数据通信。本发明在报警同时还具有控制功能，可以定量输出，重复性好，是十分理想的测量工具。
文档编号G01N31/10GK1627068SQ200310105290
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者孙德尧, 孙金年, 由勇, 刘常福, 刘超 申请人:大连新源动力股份有限公司