[發明專利]一種氫氣濃度探測傳感器

在審

• 申請號: 202211340798.5
• 申請日: 2022-10-29
• 公開（公告）號: CN115825170A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 陳小青
• 申請（專利權）人: 深圳科維新技術有限公司
• 主分類號: G01N27/18
• 分類號: G01N27/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種氫氣濃度探測傳感器，利用氫氣超高熱導率，通過對加熱線路施加電壓來產生熱量，熱量在熱傳導腔中通過被測氣體因對流和輻射而傳輸至感應線路，通過實時監測感應線路兩極的阻值來到達測量感應線路溫度，由溫度升值幅度與升溫時程的比值來對應氫氣濃度從而完成濃度測量；氫氣濃度傳感器的運行分為基態、過渡態和高速響應態三種狀態，根據濃度變化三種運行狀態間可以相互轉變；基態是指氫氣濃度為零的探頭參數表現，是傳感器對標的基礎；過渡態是基態穩定性被打破之后的運行態，打破穩定的可能是被測濃度改變，亦或是外部環境參數的突然改變；高速響應態是傳感器過渡態的后續狀態，目的是持續監控氫氣泄漏情況，持續保持濃度探測。

技術領域

本發明涉及新能源之氫能源汽車領域，具體地涉及氫能源汽車安全防護裝置，更具體涉及一種氫氣濃度探測傳感器。

背景技術

氫氣作為一種清潔能源，具有燃燒效率高、產物僅為水對環境無污染等優點而備受青睞。在生活中，常見的氫動力能源電動汽車就是利用氫氣的無污染性，但氫氣具有易燃易爆性，無色無味，在泄漏時人體無法察覺。在新能源汽車中，為確保相關設施的安全使用，需要配置氫氣濃度傳感器對可能產生氫氣泄漏的氫燃料電池周圍進行實時監測，以作為異常報警和聯動控制的核心。

目前氫氣傳感器主要有電化學型、電學型、光學型三大類。本發明屬于上述第二類的電學型傳感器，它利用了氫氣傳熱速率高的特點，通過熱源釋放熱能，中間被測氣體進行熱傳導，將熱源釋放的熱量傳遞至特別設計的熱敏電阻電子線路，通過測量單位時間內熱敏電阻電子線路的電阻值變化量來探測氫氣的濃度。

技術上前述原理要求對探頭持續加熱，然而加熱的極限是毋庸置疑的，所以，在工程中需要針對加熱過程施加一個反向的散熱過程，然后再加熱，如此實現一種持續、間隙、周期式的熱傳導及溫度被測與受控的過程。

發明內容

本發明主要解決的技術問題在于提供了一種氫氣濃度探測傳感器，利用氫氣超高熱導率，通過對加熱線路施加電壓來產生熱量，熱量在熱傳導腔中通過被測氣體因對流和輻射而傳輸至感應線路，通過實時監測感應線路兩極的阻值來達到測量感應線路溫度，由溫度升值幅度與升溫時程的比值來對應氫氣濃度從而完成濃度測量。

為了提高流體端響應速度，在氣體通道末端設置有強力風扇，通過強力風扇對于氣體通道產生負壓來拉動氣體進入并快速通過氣體通道。

感應線路需要維持一個較低冷源來建立相應的溫度梯度，冷源是前述實現傳感器氣體熱傳導技術的前提條件，它與加熱線路形成的熱源共同提供了一個升溫與降溫的可持續的循環，并可實現傳感器可獲得的溫度梯度的波動起伏特征以及得到該特征的節拍。

上述冷源具體可以將感應線路所附著的電極板與一種鏟齒散熱片相連接，鏟齒散熱片與空氣充分接觸且有足夠的散熱面積，成為所需要的冷源。

為實現上述目的，本發明采用如下具體方法來實現：一種氫氣濃度探測傳感器，包括了濾網、探頭、鏟齒散熱器、外殼、外殼連接器、線束連接體、插頭、線束、強力風扇、PCBA電子電路、控制軟件、負壓腔以及環境溫度傳感器。

所述探頭是傳感器的硬件核心部分，用于探測氫氣的濃度。包括加熱線路、感應線路、測溫線路、熱源板、冷源板、熱傳導腔所述熱源板為兩種材料的基板連接而成，具體為高導熱率的、絕緣的熱源陶瓷基板通過導熱膠粘接在金屬板上。所述冷源板為兩種材料的基板連接而成，具體為高導熱率的、絕緣的冷源陶瓷基板通過導熱膠粘接在實心的金屬板上。所述測溫線路及所述加熱線路被設置在熱源板上，所述感應線路被設置在冷源板上。熱源板與冷源板之間以線路面面對面排布，在二者線路面兩側、氣體流動方向放置低熱導率中空陶瓷片作為支撐板。熱源板、冷源板與支撐板之間形成氣體流通腔道為熱傳導腔。所述探頭插針引線與上述加熱線路、感應線路及測溫線路末端相連，位于引線固定柱體內部并在末端形成電器插頭。所述引線固定柱體為中空的柱體結構，作用為固定探頭插針引線及熱源板、冷源板，與外殼之間通過密封圈形成密封；其內部的通道對接熱傳導腔，內部還分布有與通道不重合的蜂窩孔；所述蜂窩孔上端連接外殼連接器上的可調節大小的通孔，蜂窩孔末端連接線束連接體上的通孔。