杨 芳,刘 琦,王新锋,官德斌(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川 绵阳 621900)



一种新型宽氧阈低功耗氢气传感器系统的研制*

杨 芳,刘 琦,王新锋,官德斌*
(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川 绵阳 621900)

设计开发了一种基于MEMS技术的多通道氢气传感器系统,利用LabVIEW虚拟仪器平台对传感变送信号进行采集、存储、处理和数据分析。敏感材料分别选用n型半导体和p型半导体共6种掺杂金属氧化物,传感器件采用平面光刻及硅微加工工艺,集成了加热、测温及敏感等功能,功耗小于20 mW;传感器系统可实现0～1%范围内氢气的检测,且适用于常量氧及低氧条件下的氢气检测,有望在航空航天、国防领域及公共安全等方面得到广泛应用。

宽氧阈;低功耗;氢气传感器;MEMS技术;LabVIEW

特种装置系统中关键材料在长期贮存过程中易受到辐射、温湿度交替等环境影响,与系统中微量水分子和残留气体发生交互作用;通过在材料表面形成原电池或微反应区等化学活性反应点,对系统中的金属和高分子材料造成电化学腐蚀或分子降解,并二次释放出H2、CO2、H2O、NOX等设备腐蚀性气体[1],进一步加速设备用相关材料老化。在众多腐蚀性气体中,氢气因其与设备用相关材料的交互作用、氢脆效应、聚集危险等,成为关注特种装置健康的重点检测对象;同时氢气分子小的特点导致其在生产、运输和使用过程中极易发生泄漏,当氢气在空气中体积浓度为4%～74.4%,遇火源则产生剧烈爆炸。因此,实现特定环境氢气含量的快速、准确在线检测,对保证特种装置系统安全性和可靠性具有重要意义,在民用领域也具有广泛的应用前景。……