一种测氢气的磁电谐振传感器及测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种测氢气的磁电谐振传感器及测试装置，属于传感器技术领域，所述传感器包括磁致伸缩层、金属片、压电层、压电层引出导线、金属片引出导线和侧面密封壁，所述磁致伸缩层与金属片分别设置在侧面密封壁的两端，所述磁致伸缩层用于在磁场下产生弹性形变，所述压电层设置在金属片上，所述磁致伸缩层与压电层之间设置为谐振腔，谐振腔设置在侧面密封壁内，所述谐振腔用于把磁致伸缩层的弹性形变传给压电层，所述压电层引出导线设置在压电层上，所述金属片引出导线设置在金属片上。将磁致伸缩材料的磁致伸缩效应和压电材料的压电效应结合，提供一种新型的精度高，体积小，结构简单，成本低廉的氢气浓度检测器件。

A Magnetoelectronic Resonance Sensor for Hydrogen Measurement and Its Testing Device

【技术实现步骤摘要】
一种测氢气的磁电谐振传感器及测试装置
本技术涉及传感器
，具体涉及一种测氢气的磁电谐振传感器及测试装置。
技术介绍
在新能源领域，氢能源作为一种资源丰富，燃烧热量大，重量轻的可持续发展的优质清洁能源，吸引着各国在推动氢能产业链的大力发展。氢气是目前世界上最轻的气体，无色无味且不容于水，在常温下，氢气的化学性质是稳定的，但是在燃烧或加热的条件下，氢气很容易和多种物质发生化学反应，在反应过程中有大量的热量放出，是相同条件下汽油的三倍。空气中混入氢气的体积达到总体积的4％～74.2％，加热或者燃烧就容易发生爆炸。在运输和使用氢气的过程中，检测氢气浓度是十分的有必要。现有的检测氢气的系统中，常采用传感器来检测氢气。目前常用的氢气传感器有化学变色氢传感器，电化学氢传感器，半导体型ZnO和SnO2氢传感器，以及Pd基类氢传感器，均使用不同的机理来检测氢气。然而，这些传感器均存在以下缺点：检测性能差，选择性差，稳定性低，受环境温度影响大，灵敏度低，这些缺点始终是困扰氢传感器检测的主要问题。
技术实现思路
本技术旨在公开一种测氢气的磁电谐振传感器及测试装置，将磁致伸缩材料的磁致伸缩效应和压电材料的压电效应结合，提供一种新型的精度高，体积小，结构简单，成本低廉的氢气浓度检测器件。本技术采取的技术方案为：一种测氢气的磁电谐振传感器，所述传感器包括磁致伸缩层、金属片、压电层、压电层引出导线、金属片引出导线和侧面密封壁，所述磁致伸缩层与金属片分别设置在侧面密封壁的两端，所述磁致伸缩层用于在磁场下产生弹性形变，所述压电层设置在金属片上，所述磁致伸缩层与压电层之间设置为谐振腔，谐振腔设置在侧面密封壁内，所述谐振腔用于把磁致伸缩层的弹性形变传给压电层，所述压电层引出导线设置在压电层上，所述金属片引出导线设置在金属片上，所述压电层用于通过压电效应诱导输出电荷从压电层引出导线输出。进一步地，上述方案还包括进气孔，所述进气孔设置在谐振腔上，进气孔贯穿侧面密封壁把谐振腔与外部连通。进一步地，所述侧面密封壁设置为圆筒状结构，所述磁致伸缩层、金属片和压电层均是设置为圆形结构，压电层的圆形半径比金属片的圆形半径小。进一步地，所述侧面密封壁与金属片通过环氧树脂胶水粘合，所述侧面密封壁采用铝环。进一步地，所述磁致伸缩层使用的材料为Terfenol-D，所述压电层使用的材料为PbZr0.52Ti0.48O3。一种测氢气的磁电谐振传感器的测试装置，所述测试装置包括信号发生器、功率放大器、传感器、亥姆霍兹线圈、氢气产生器、示波器、氢气检测仪和磁通计，所述传感器为权利要求1-5任意一项的磁电谐振传感器，所述信号发生器与功率放大器连接，所述信号发生器用于发生正弦波信号，所述功率放大器与亥姆霍兹线圈连接，所述功率放大器用于把正弦波信号进行放大并传给亥姆霍兹线圈，所述亥姆霍兹线圈用于产生磁场；所述氢气产生器用于生成氢气，所述氢气检测仪用于检测氢气的浓度，所述磁通计与示波器连接，所述磁通计用于检测磁场强度，并把检测的数据传给示波器，所述磁电谐振传感器的压电层引出导线输出端与示波器连接，所述磁电谐振传感器用于把产生的电信号传给示波器。进一步地，上述方案还包括容器，所述容器设置为密闭的容器，所述传感器、亥姆霍兹线圈和氢气产生器均设置在容器内，所述氢气检测仪和磁通计的探头均设置在容器内，所述氢气检测仪用于检测容器内的氢气浓度，所述磁通计用于检测传感器的磁致伸缩层附件的磁场大小。进一步地，所述亥姆霍兹线圈的数量为两个，分别设置在传感器的两端。进一步地，所述氢气产生器为NaOH溶液的氢气电解池。采用本技术技术方案具有以下优势：本技术将磁致伸缩材料的磁致伸缩效应和压电材料的压电效应结合，提供一种精度高，体积小，结构简单，成本低廉的新型氢气检测器件；提供了一种结构简单，精度高，成本低廉的新型磁电谐振传感器件检测氢气浓度的完整过程。在不同的氢气浓度下，将磁电谐振传感器放置在不同的交变磁场下，检测磁电输出电压Vout随氢气浓度变化的规律，实验结果可以表明，氢气浓度n和磁电谐振传感器的谐振频率呈现非常好的线性关系(△f/n≈0.48kHz)。在以上结果的基础上可以实现通过检查磁电输出电压来检测氢气浓度的目的。【附图说明】图1是本技术一种测氢气的磁电谐振传感器的结构示意图。图2是本技术一种测氢气的磁电谐振传感器测试装置的结构示意图。图3是本技术一种测氢气的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器的阻抗谱图。图4是本技术一种测氢气的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器在不同频率下输出电压图。图5是本技术一种测氢气的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器在不同频率下输入输出电压变化图。图6是本技术一种测氢气的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器的磁电谐振传感器在不同氢气浓度时谐振频率变化图。附图标号说明磁致伸缩层1进气孔2金属片3压电层4压电层引出导线5金属片引出导线6侧面密封壁7信号发生器10功率放大器20传感器30亥姆霍兹线圈40氢气产生器50示波器60氢气检测仪70磁通计80容器90如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。【具体实施方式】下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。需要说明的是，下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。请参阅图1，是本技术实施例提供的一种测氢气的磁电谐振传感器的结构示意图，如图1所示，所述传感器包括磁致伸缩层1、金属片3、压电层4、压电层引出导线5、金属片引出导线6和侧面密封壁7。所述磁致伸缩层1与金属片3分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测氢气的磁电谐振传感器，其特征在于：所述传感器包括磁致伸缩层、金属片、压电层、压电层引出导线、金属片引出导线和侧面密封壁，所述磁致伸缩层与金属片分别设置在侧面密封壁的两端，所述磁致伸缩层用于在磁场下产生弹性形变，所述压电层设置在金属片上，所述磁致伸缩层与压电层之间设置为谐振腔，谐振腔设置在侧面密封壁内，所述谐振腔用于把磁致伸缩层的弹性形变传给压电层，所述压电层引出导线设置在压电层上，所述金属片引出导线设置在金属片上，所述压电层用于通过压电效应诱导输出电荷从压电层引出导线输出。

【技术特征摘要】
1.一种测氢气的磁电谐振传感器，其特征在于：所述传感器包括磁致伸缩层、金属片、压电层、压电层引出导线、金属片引出导线和侧面密封壁，所述磁致伸缩层与金属片分别设置在侧面密封壁的两端，所述磁致伸缩层用于在磁场下产生弹性形变，所述压电层设置在金属片上，所述磁致伸缩层与压电层之间设置为谐振腔，谐振腔设置在侧面密封壁内，所述谐振腔用于把磁致伸缩层的弹性形变传给压电层，所述压电层引出导线设置在压电层上，所述金属片引出导线设置在金属片上，所述压电层用于通过压电效应诱导输出电荷从压电层引出导线输出。2.根据权利要求1所述的一种测氢气的磁电谐振传感器，其特征在于：还包括进气孔，所述进气孔设置在谐振腔上，进气孔贯穿侧面密封壁把谐振腔与外部连通。3.根据权利要求1所述的一种测氢气的磁电谐振传感器，其特征在于：所述侧面密封壁设置为圆筒状结构，所述磁致伸缩层、金属片和压电层的横截面均是设置为圆形结构，压电层的横截面的圆形半径比金属片的横截面的圆形半径小。4.根据权利要求1所述的一种测氢气的磁电谐振传感器，其特征在于：所述侧面密封壁与金属片通过环氧树脂胶水粘合，所述侧面密封壁采用铝。5.根据权利要求1所述的一种测氢气的磁电谐振传感器，其特征在于：所述磁致伸缩层使用的材料为Terfenol-D，所述压电层使用的材料为PbZr0.52Ti0.48O3。6.一种测氢气的磁电谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志华，刘志雄，
申请(专利权)人：深圳市三诺声智联股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44