專利名稱：阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是利用熱導(dǎo)原理制成的一種測定煤礦井下或其它有甲烷氣體產(chǎn)生的環(huán)境中甲烷濃度的傳感元件。
已有技術(shù)中利用氣體熱導(dǎo)原理實現(xiàn)對氣體的選擇性檢測方法，在日本1981年公布公開專利56－148047號文獻中曾有過記載，但因熱導(dǎo)元件本身的催化燃燒問題沒有得到解決等問題未能實現(xiàn)。我國使用過的熱導(dǎo)敏感元件有用鉑絲作敏感元件的；有用鉑絲線圈外加氧化鋁作載體的敏感元件的；也有鉑絲線圈外加氧化鋁再鍍以黃金做敏感元件的等等。這些元件分別存在著隨溫度增加對氫氧化碳、碳氫化合物等氣體有催化作用，在溫度超過720℃時對甲烷也有催化作用，鎢絲元件長期在300℃－700℃溫度下工作時元件表面易氧化，壽命明顯降低，半導(dǎo)體元件不能在300℃以上工作環(huán)境中工作等缺點。
為解決上述問題，特研究了本實用新型所說的阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件。


圖1中1鉑絲線圈；2氧化鋁涂層；3阻化劑涂層。
圖2中4測量元件；5補償元件；6補償氣室；7測量氣室。
圖3中8甲烷的熱導(dǎo)率曲線；9水蒸氣熱導(dǎo)率曲線；10二氧化碳的熱導(dǎo)率曲線；11空氣的熱導(dǎo)率曲線。
阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件，由鉑絲線圈1涂在鉑絲上的氧化鋁涂層2和涂在氧化鋁涂層表面的瓷釉組成，它的工作原理是利用氣體熱導(dǎo)溫度不同，使熱導(dǎo)元件的工作溫度處在二氧化碳與空氣熱導(dǎo)率相同或空氣與水蒸氣熱導(dǎo)率相同的工作點，以克服二氧化碳和水蒸氣的影響因為甲烷的熱導(dǎo)率隨溫度的增加與空氣熱導(dǎo)率之差也越來越大，二氧化碳和水蒸氣隨溫度增加與空氣熱導(dǎo)率各相交于一點，利用氣體熱導(dǎo)率的這一特性使熱導(dǎo)元件工作溫度處在二氧化碳與空氣熱導(dǎo)率相同的工作點如圖3中的t2，或使工作溫度處在水蒸氣與空氣熱導(dǎo)率相同的工作點，如圖3中的t1以克服二氧化碳和水蒸氣的影響的熱導(dǎo)式傳感元件，用來測定甲烷氣體濃度。
為了使上述傳感元件在工作溫度下工作的熱變電阻不受一氧化碳、氫、醇類、重?zé)N等低燃點氣體的催化燃燒放熱反應(yīng)的影響，還在熱變電阻外層涂以阻化劑涂層，阻化劑涂層是利用普通載體催化燃燒式可燃性氣體傳感元件受鉛、銻、砷、磷、硼、硅等物質(zhì)中毒失效的特性，使催化元件中毒后對可燃性氣體沒有催化燃燒特性，而仍保持其熱變電阻的特性，這種阻化劑可以是受鉛、銻、砷、磷、硼、硅等中毒物質(zhì)的單質(zhì)或者復(fù)合物，只要含有其中一種都具有催化中毒失效而成為阻化劑的作用。也可用復(fù)合金屬氧化物如含有上述中毒物質(zhì)的陶瓷，瓷釉也具有上述性質(zhì)。實現(xiàn)本發(fā)明的阻化催化燃燒制劑比較容易，因為載體催化元件受微量的Pb、As、P、Si、Sb、Zn接觸即中毒。由涂有阻化劑制成的熱導(dǎo)傳感元件來實現(xiàn)選擇性測定甲烷濃度。
阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件的構(gòu)造見圖1。
本實用新型的實施辦法是將直徑為0.025mm的鉑絲按0.02mm的間距，撓在直徑為0.4mm的芯線上，共撓25匝然后除去芯線，再在該線圈上涂以0.02mm～0.05mm的氧化鋁再通過150mA的電流燒結(jié)后，涂上一層含有中毒物質(zhì)的氧化物復(fù)合體，或用含有60％以上的氧化鉛的瓷釉、作為阻化層，經(jīng)干燥后通以150mA電流待呈紅色即可認(rèn)為是燒結(jié)成形，在加工時應(yīng)注意使阻化層均勻地包在氧化鋁表面。即可制出如圖1所示的元件。
將上述兩個幾何參數(shù)相等，電阻值相同的元件，分別置于圖2所示的電路中，其中一個放在充有空氣的補償氣室6中構(gòu)成補償臂，另一個放入充有被測氣體的測量氣室7中構(gòu)成測量臂，聯(lián)結(jié)成惠斯登電橋后由測量臂導(dǎo)出的熱量是待測氣體與空氣混合氣體熱導(dǎo)率所導(dǎo)出的熱量，補償臂只導(dǎo)出空氣熱導(dǎo)率所導(dǎo)出的熱量，通過電橋電路而測出待測氣體的濃度。
利用本實用新型制成的阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件組裝的儀器測定含有大量二氧化碳和存在少量的氮、醇、硫化氫等氣體混合物中的甲烷濃度的誤差不大于±5％，而且不需要附加任何吸收劑。
權(quán)利要求1.一種用于煤礦井下或農(nóng)村沼氣發(fā)生池等有甲烷氣體產(chǎn)生的環(huán)境中測定甲烷濃度用的甲烷傳感元件，其特征在于所說的甲烷傳感元件由涂有氧化鋁的鉑絲線圈和在其表面涂有阻化劑涂層所組成的阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件。
2.如權(quán)利要求1所說的阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件，其特征在于所說的阻化劑涂層也可由含有氧化鉛，氧化硼等組份的瓷釉制成。
專利摘要阻化式選擇性熱導(dǎo)甲烷傳感元件，是一種用于測量煤礦井下，或農(nóng)村沼氣發(fā)生池等有甲烷氣體存在的環(huán)境中甲烷濃度的傳感元件，它由涂有氧化鋁的鉑絲熱導(dǎo)元件和在其外層涂有阻化劑涂層所組成。根據(jù)氣體熱導(dǎo)溫度系數(shù)不同，這種熱導(dǎo)元件的工作溫度選在二氧化碳與空氣熱導(dǎo)率相同的工作點或水蒸汽與空氣熱導(dǎo)率相同的工作點，以克服水蒸汽和二氧化碳氣的影響。
文檔編號H01C7/00GK2039870SQ8820002
公開日1989年6月21日 申請日期1988年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月4日
發(fā)明者董連華 申請人:煤炭科學(xué)研究院撫順研究所