氢气压力传感器是什么？

2024-08-05 23:39:13 来源：互联网分类：电气知识

氢气压力传感器：光学氢气压力传感器主要利用气体的光学特性。根据工作原理的不同，主要分为光纤氢气压力传感器、声表层波氢气压力传感器和光声氢气压力传感器。

光纤氢气压力传感器的原理是利用光纤与氢敏材料的结合，在氢敏材料与氢发生反应后改变光纤的物理性质，从而改变光纤中透射光的光学性质。通过检测与输出光对应的物理量的变化来测量氢浓度。

根据传感机理的不同，光纤氢气压力传感器可分为微透镜型、干涉型、倏逝场型和光纤布拉格光栅型。

氢气压力传感器

a、微透镜光纤氢气压力传感器

光纤的一个端面覆盖有钯膜，以形成微型钯镜。当光通过光纤传输时，大部分光可以通过钯膜。钯吸附氢后会形成钯氢化物。当光通过钯氢薄膜时，其反射率和折射率将发生变化。氢浓度可以通过分析光谱变化来测量。

b、干涉式光纤氢气压力传感器

干涉式光纤氢气压力传感器的基本原理是，涂有钯或钯合金膜的光纤中的钯膜会在氢环境中膨胀，从而拉伸光纤，增加光程，造成信号臂中的光信号发生相位变化。氢浓度可以通过干涉仪测量相位变化来测量。

这种传感器具有精度高、重复性好、偏差小等优点。其主要缺点是测量精度容易受到环境温度的影响。在实际应用中，可以进行温度补偿，提高其测量精度。

c、倏逝场光纤氢气压力传感器

倏逝场氢气压力传感器利用氢对倏逝场的影响来检测氢浓度。传感器通常是通过去除部分光纤包层来达到倏逝场的作用范围。当光通过该区域时，光强度沿核心的径向呈指数损耗。该区域涂有氢敏感材料。氢敏材料与氢反应后，光学性质会发生变化，相应的倏逝场也会发生变化。氢浓度可以通过测量光强度的变化来测量。

这种传感器可以通过调整传感器长度和钯膜厚度来实现灵敏度和响应时间的独立优化。它利用光时域反射（OTDR）技术实现分布式传感，适用于远距离传感和在线测量。

d、光纤布拉格光栅（FBG）氢气压力传感器

光纤光栅氢气传感器的纤芯包含周期性排列的布拉格光栅，它不仅可以周期性地调制折射率，还可以反射特定波长的光。当纤芯涂有钯膜时，如果待测气体中含有氢，氢会渗透到钯膜中，生成的pdhx会扩大钯膜的体积，从而增加光栅间距，然后改变光栅反射光的中心波长。通过测量光栅反射光中心波长的变化，可以测量氢浓度。

光纤光栅氢气压力传感器具有抗光源干扰、稳定性高、易于复用等优点。但钯膜易起泡脱落，使用年限有限，信号解调困难。

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