[实用新型]利用超声波的氢气传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波传感器，特别是一种基于压电材料和光纤维的超声波氢气传感器。

背景技术

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收器

氢气由于它本身的能量特点广泛应用于航空、新能源汽车等领域。但是，氢气也是一种可燃可爆炸的一种危险性较高的气体，其安全使用是非常重要的。而目前的氢气传感器常常灵敏度不高，而成本却较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种利用超声波的氢气传感器。本实用新型具有灵敏度高、使用安全和成本较低的特点。

本实用新型的技术方案：利用超声波的氢气传感器，其特征在于：包括压电陶瓷和光纤维，所述的压电陶瓷经固态胶固定在光纤维的一端，光纤维的另一端设有氢敏材料。

前述的利用超声波的氢气传感器中，所述的光纤维经固态胶固定在压电陶瓷的中心线上。

前述的利用超声波的氢气传感器中，所述的氢敏材料是镀在光纤维的一端。

前述的利用超声波的氢气传感器中，所述的氢敏材料是SnO₂、Pt或Pd。 

与现有技术相比，本实用新型是通过给压电陶瓷传感器一个电信号将超声波传输到氢敏材料的一端，超声波在这一端反弹之后重新传输到压电陶瓷传感器上转换成电信号输出。当氢敏材料遇到氢气时，由于氢敏材料发生膨胀使反弹的超声波信号减弱，从而可以判断氢气的浓度以及泄露情况。本实用新型通过压电接收材料（压电陶瓷）对信号的采集和接收，在与光纤维相互连接并且将采集过来的信号以波的形式在光纤维中传递，保持真实性的传播，本实用新型具有成本低、结构简单、灵敏度高和使用安全的特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图中的标记为：1-压电陶瓷，2-固态胶，3-光纤维，4-氢敏材料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。利用超声波的氢气传感器，构成如图1所示，包括压电陶瓷1和光纤维3，所述的压电陶瓷1经固态胶2固定在光纤维3的一端，光纤维3的另一端设有氢敏材料4。

所述的光纤维3经固态胶2固定在压电陶瓷1的中心线上。

所述的氢敏材料4是镀在光纤维3的一端。

所述的氢敏材料4是SnO₂、Pt或Pd。

本实用新型的工作原理如下：通过给传感器（压电陶瓷）一个电信号将超声波传输到氢敏材料的一端，超声波在这一端反弹之后重新传输到传感器（压电陶瓷）上转换成电信号输出。当氢敏材料遇到氢气时，由于氢敏材料发生膨胀使反弹的超声波信号减弱，从而可以判断氢气的浓度以及泄露情况。