[實用新型]利用超聲波的氫氣傳感器

有效

• 申請號: 201320484927.8
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN203337613U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 李碧;成泰洪;玄東吉;明延偉
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 杭州新源專利事務所(普通合伙) 33234
• 代理人: 李大剛

技術領域

本實用新型涉及一種超聲波傳感器，特別是一種基于壓電材料和光纖維的超聲波氫氣傳感器。

背景技術

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發生振動產生的，它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆傳感器，它可以將電能轉變成機械振蕩而產生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能，所以它可以分成發送器或接收器

氫氣由于它本身的能量特點廣泛應用于航空、新能源汽車等領域。但是，氫氣也是一種可燃可爆炸的一種危險性較高的氣體，其安全使用是非常重要的。而目前的氫氣傳感器常常靈敏度不高，而成本卻較高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，提供一種利用超聲波的氫氣傳感器。本實用新型具有靈敏度高、使用安全和成本較低的特點。

本實用新型的技術方案：利用超聲波的氫氣傳感器，其特征在于：包括壓電陶瓷和光纖維，所述的壓電陶瓷經固態膠固定在光纖維的一端，光纖維的另一端設有氫敏材料。

前述的利用超聲波的氫氣傳感器中，所述的光纖維經固態膠固定在壓電陶瓷的中心線上。

前述的利用超聲波的氫氣傳感器中，所述的氫敏材料是鍍在光纖維的一端。

前述的利用超聲波的氫氣傳感器中，所述的氫敏材料是SnO₂、Pt或Pd。?

與現有技術相比，本實用新型是通過給壓電陶瓷傳感器一個電信號將超聲波傳輸到氫敏材料的一端，超聲波在這一端反彈之后重新傳輸到壓電陶瓷傳感器上轉換成電信號輸出。當氫敏材料遇到氫氣時，由于氫敏材料發生膨脹使反彈的超聲波信號減弱，從而可以判斷氫氣的濃度以及泄露情況。本實用新型通過壓電接收材料（壓電陶瓷）對信號的采集和接收，在與光纖維相互連接并且將采集過來的信號以波的形式在光纖維中傳遞，保持真實性的傳播，本實用新型具有成本低、結構簡單、靈敏度高和使用安全的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖中的標記為：1-壓電陶瓷，2-固態膠，3-光纖維，4-氫敏材料。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，但并不作為對本實用新型限制的依據。

實施例。利用超聲波的氫氣傳感器，構成如圖1所示，包括壓電陶瓷1和光纖維3，所述的壓電陶瓷1經固態膠2固定在光纖維3的一端，光纖維3的另一端設有氫敏材料4。

所述的光纖維3經固態膠2固定在壓電陶瓷1的中心線上。

所述的氫敏材料4是鍍在光纖維3的一端。

所述的氫敏材料4是SnO₂、Pt或Pd。

本實用新型的工作原理如下：通過給傳感器（壓電陶瓷）一個電信號將超聲波傳輸到氫敏材料的一端，超聲波在這一端反彈之后重新傳輸到傳感器（壓電陶瓷）上轉換成電信號輸出。當氫敏材料遇到氫氣時，由于氫敏材料發生膨脹使反彈的超聲波信號減弱，從而可以判斷氫氣的濃度以及泄露情況。