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氢气压力传感器有何作用

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【摘要】:
氢气压力传感器:为了确保航天器发射阶段和轨道阶段推进系统的安全,NASA开发了适用于地面和轨道的航天飞机氢推进剂泄漏自动检测系统,该系统由氢气压力传感器阵列、信号处理装置和诊断处理器三部分组成。氢气压力传感器阵列放置在可能出现泄漏点的位置,例如推进系统的燃料箱、供应管道、发动机零部件、法兰、设备的进出口和定期检查难以接近的区域,那么,下面一起了解下氢气压力传感器有何作用吧!

氢气压力传感器:为了确保航天器发射阶段和轨道阶段推进系统的安全,NASA开发了适用于地面和轨道的航天飞机氢推进剂泄漏自动检测系统,该系统由氢气压力传感器阵列、信号处理装置和诊断处理器三部分组成。氢气压力传感器阵列放置在可能出现泄漏点的位置,例如推进系统的燃料箱、供应管道、发动机零部件、法兰、设备的进出口和定期检查难以接近的区域,那么,下面一起了解下氢气压力传感器有何作用吧!

氢气压力传感器将周围环境中的氢浓度转换为电信号,通过分析推进系统不同位置氢的浓度变化,可以确定氢泄漏源和泄漏量。氢传感器结构封装1个PdAg合金节点(Ag含量13%)、1个温度探针和1个加热头作为检测芯片。该气体传感器是在金属氧化物半导体技术的基础上开发的,通过加热头将芯片内的温度提高到适当范围,使氢气等气体成分与PdAg反应,产生信号变化。温度探针主要用于温度监测、反馈芯片温度。

氢气压力传感器在工业控制中的应用

目前,在工业控制领域,利用氢气压力传感器监控化石燃料或火箭燃料处理、氨、甲醇的合成过程等氢浓度的历史。核反应堆、发电行业、通信行业也需要监控氢气泄漏警报。这种应用的关键是,还必须将氢浓度控制在设定的较低可燃浓度值以下。

例如,氢浓度监测是焊接、电镀和电池关键特性参数中非常重要的一步。早期的氢气检测方式主要基于质谱仪和气体色谱仪。其中,质谱仪监测是通过测量磁场中的偏移量来完成的。近年来,随着纳米材料和薄膜氢传感器的出现和发展,这种检测方法逐渐被氢传感器取代。

原因是氢气压力传感器与早期传感器相比具有低成本、便携性、响应速度、集成度等诸多优点。氢气压力传感器的检测方法主要基于电特性(如电阻、导电、电压等)、温度、传感器活性元素的光学和机械性质的变化。氢传感器是将这些变化转换为可接收的电信号的理想转换装置。

氢气压力传感器为了降低泄漏检测系统的组装、运行和维护成本,NASA改进了系统设计,在进行X-33和SR-71飞机推进系统测试时,可将检测系统直接连接到航天器电气控制系统,进行实时在线测试。该系统由4个控制模块和20个氢传感器模块组成,实现了单个装配,减少了电源、通信、电缆等硬件,降低了飞机状态监测系统的成本、重量和结构复杂性。为了在发射阶段和轨道运行阶段检测航天器特殊气体泄漏,NASA于2000年新开发了氢和氦泄漏检测遥测技术,通过检测氢或氦气体的分压变化来识别和判断航天器泄漏状态,但这种方法仅适用于氢和氦从大气泄漏的情况,不适用于航天器真空泄漏的情况。

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