本文公开了传感器系统和方法。一般而言，提供传感器以检测靠近所述传感器部件的区域中气体（例如，氢气）的存在。复合材料通常和传感器连接，其中所述复合材料包含用于存储气体的金属氢化物材料。也提供加热器将金属氢化物材料加热到特定温度，在该温度氢气从金属氢化物材料中释放出来，以针对检测气体的存在性对所述传感器进行校准和自检。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
实施方案一般涉及传感器方法和系统。实施方案也涉及用于校准 传感器的方法和系统。另外，实施方案还涉及适用于传感器器件及其 系统的纳米晶态和亚稳态金属氢化物材料。
技术介绍
气体传感器，例如氢气传感器，在商业、消费业和工业中得到大 量应用。氢气例如是一种有着广泛工业和科学用途的可燃性和爆炸性 气体。氢气的已为人们熟知的工业用途包括化学工业中基本主要产品 的生产，例如由此衍生出的氨和肥料、简单醇、氯化氢，还原矿石以 生产金属，精炼原油以生产石油，将植物油氢化制造人造黄油及相关 工业和其他许多应用。氢气也在太空飞行中得到了广泛应用，例如氢气可作为用于飞行 器推进系统的氢-氧混合物的成分之一。氢气还被广泛用于金属成形和 微电子处理步骤中，这些步骤在多水平器件的器件制造和金属互连处 理中通常是极为重要的。燃料电池的使用也越来越受到重视，这就要求氢在各种静态和动 态应用中作为燃料，例如在汽车的燃料电池中。处理氢气需要采用安全性牢靠的器件已得到公认，这是因为氢气在空气中的浓度低至4%体积时仍是高可燃性的气体。因此，检测氢气 错误排放的能力是强制性的，也是使用氢气的任何方法或者器件的重 要特征。在这些和其他应用中，氢气传感器用于监测氢气使用点周围的环 境，以确保系统的高效、安全和运行完整性。因此，许多氢气传感器 和复杂的检测方法已经开发出来并得到广泛应用。传感器，例如氢气传感器件，的校正和自检是实现安全和高效目 的的重要特征。传统的传感器校准和/或自检方法和系统的问题之一 是，为了成功地操作这些器件，必须快速、高效和安全地加热各种化合物。
技术实现思路
下述内容是为了便于理解本文公开的实施方案所独有的一些创新 性特征，但并旨在进行完整描述。对所述实施方案各方面的全面理解 可通过将全部说明书、权利要求、图和摘要作为一个整体获得。因此，本专利技术的一个方面是提供改进的传感器器件、方法和系统。本专利技术的另一个方面是提供改进的校准和自检方法和系统。本专利技术的再一个方面是提供介稳金属氢化物作为氢源用于气体 (例如氬气)传感器校准和自检的用途。本专利技术的一个附加方面是提供纳米晶态金属氢化物作为氢源用于 气体(例如氢气)传感器校准和自检的用途。如本文所描述的，前面提到的方面、其他目标和优势现在可以实 现。传感器系统和方法在本文公开。 一般来说，传感器可用于探测邻 近传感器部件的区域中气体(例如氢气)的存在。复合材料一般是与 传感器连接的，其中所述复合材料包括用于存储气体(例如氢气)的 金属氬化物材料。可以提供加热器来将金属氢化物材料加热到特定的 温度，在该温度下气体从金属氢化物材料中释放出来，从而对传感器 就检测气体(例如，氬气)存在与否进行校准和自检。由于气体传感 器之间的交叉敏感性，对某些目标气体来说，可以使用另一种气体(叫 做参考气体)进行测试和校准，其中对所述参考气体来说，气体传感 器是交叉敏感的。下表1示出了以一些气体传感器为例的交叉敏感性。其他传感器 可以显示出不同的交叉传感性。但是，对每个气体传感器来说，已知 的交叉敏感性使得可以使用参考气体来校准传感器。表l<table>table see original document page 7</column></row><table>金属氢化物材料可以构建为亚稳态金属氢化物材料形式，其可以 以粉末形式使用。亚稳态金属氢化物材料分散在聚合材料，例如聚乙 烯，的整个多孔介质中。金属氢化物材料也可以以包括纳米晶态材料 的不定形结构形式实现。纳米晶态材料的结构特点是许多超细晶粒被 其大量的晶界分隔开。金属氢化物材料被加热到笫一温度并维持第一时段以达到其平 衡，从而释放出第一已知量的氢气，使传感器对氩气做出反应，之后 将传感器的响应与存储的数进行比较以确定是否需要针对其校准修正 传感器。然后金属氢化物材料可被加热到第二温度并维持第二时段以 释放出第二已知量的氢气，使传感器对氬气做出反应，之后将传感器 的响应与该存储的数进行比较以确定是否需要针对其校准修正传感 器。金属氢化物材料也可被加热到笫三温度并维持第三时段以释放出 第三已知量的氢气，使传感器对氢气做出反应，之后将传感器响应与 该存储的数进行比较以确定是否需要修正传感器。附图简述在附图的各个视图中相同的附图标记指代相同的或者功能类似的 要素，这些附图被接合进来并形成说明书的一部分，进一步阐明了本 专利技术，并同本专利技术的具体描述一起解释本专利技术的原理。附图说明图1图示了系统的高水平方块图，其可以根据优选实施方案实现；图2图示了系统的高水平方块图，其可以根据替换性实施方案实现；图3示出了系统的高水平方块图，其可以根据替换性实施方案实现；图4示出了说明逻辑操作步骤的高水平操作流程图，可以根据一 个实施方案实现；图5示出了氢气含量对解吸时间的数据图，可以根据一个实施方案得到；和图6示出了氢气含量对解吸时间的数据图，该图可以根据另一实 施方案得到。详细描述在这些非限制性实施例中讨论的特殊值和构造可以变化，此处仅 引用它们来说明至少一个实施方案，并非意味着限制本文公开的权利 要求的范围。图1示出了系统100的高水平方块图，其可以根据优选实施方案 实现。系统100—般包括传感器102，用于探测靠近所述传感器部件的 区域中气体的存在。复合材料104 —般连接到和/或接合到传感器102。 在系统100的构造中，复合材料104包括用于存储氢气的金属氢化物 材料。系统100也包括用于加热所述金属氢化物材料到特定温度的加 热器106，在该温度下，氢气从所述金属氢化物材料中释放出来，以便 对所述传感器102针对探测气体的存在性进行校准和自检。加热器106可以以许多加热器件中的任何一个的形式被实现。例 如，加热器106可以构造成由复合材料构成的柔性加热器材料加热垫。 所述加热器的实例已公开在美国专利号No 4522190， "Flexible Electromechanical Heater"中，该专利在1983年11月3曰授权给Kuhn 等，通过参考将其并入本文中。注意Kulm等公开的柔性加热器仅用于 一般的解释和说明目的，不能认为是本文公开的实施方案的限制特 征。已经知道，其他类型的加热器可用于实现加热器106。图2示出了系统200的高水平方块图，其可以根据替换性实施方 案实现。注意图1-3中，相同的或者类似的部件一般用相同的附图标记 表示。因此，系统200—般包括传感器102，用于探测靠近所述传感器部件的区域中气体(例如氢气)的存在。复合材料202 —般连接到和/ 或接合到传感器102。在系统200的构造中，复合材料104包括用于存 储氢气的亚稳态金属氢化物材料。系统200也包括用于将所述金属氢 化物材料加热到特定温度的加热器106，在该温度下氢气从所述金属氢 化物材料中释放出来以便对所述传感器102针对检测气体(例如氢气) 的存在性进行校准和自检。图3示出了系统300的高水平方块图，其可以根据替换性实施方 案实现。系统300—般包括传感器102，用于探测靠近所述传感器部件 的区域中气体(例如氢气)的存在。复合材料104—般连接到和/或接 合到传感器102。在系统300的构造中，复合材料302包括用于存本文档来自技高网...
【技术保护点】
传感器系统，包括：传感器，用于探测靠近所述传感器部件的区域中气体的存在；连接到所述传感器的复合材料，其中所述复合材料包括用于存储气体的金属氢化物材料；和加热器，用于加热所述金属氢化物材料到特定温度，在该温度下气体从所述金属氢化物材料中释放出来，以便对所述传感器针对检测所述气体的存在性进行校准和自检。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JZ刘，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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