HJC一5000型氢气检测报警仪的研制

　　叙述了用把栅场效应管作为敏感元件的氢气检测报警仪的特点。重点解决了把栅场效应管的制备工艺、仪器的特殊电路设计和线性化处理，以及标准等问题。仪器除用于间断定量检测外，也可用于在线测量和监控.仪器标定一次，能保持一年不变。可广泛用于电子、化工、冶金、电力、宇航、采矿、石油等领域。

　　0前言

　　水电解装置在回收生产氧气时需要控制含氢量。当氢浓度超过5×10-3时，要求仪器能自动报警，从而达到控制氧气纯度的目的。该课题是机电部第十设计研究院为制定“氢氧站设计规范”标准时，因要求测定氧中氢含量而提出的。该仪器也适用于制氢车间、潜艇仓室和使用氢气产品的有爆炸危险的场所，以及监测环境大气中的氢含量。当氢含量超过设定值时就给出声、光报警信号，以便采取有效措施，防止爆炸事故的发生。

        关于氢气含量的检测，国内外已有不少报道，其原理大致可分为:(l)接触燃烧式;(2)热化学式;(3)表面电导变化;(4)Pd一MOSFET场效应管等。

　　HJc一5000型氢气检测报警仪是应用第(4)种原理研制成的最新测氢仪器，它是以把栅场效应管作为氢敏探头。该传感器具有对氢选择性好，响应时间快，恢复时间短，灵敏度高等特点。仪器采用全集成电路，工作稳定可靠，由数字表直接显示氢气浓度值(单位为106)。仪器在设计上力求先进简便，功能完善，在操作和标定方面也尽可能简便。该仪器的最大特点是可进行长期在线测量和监控。标定一次可保持半年到1年不变。特别适用于管道在线检测，也可用于日常氢含量的定量分析。

　　以把栅场效应管为探头的氢检测报警仪，由于长期稳定性还未能很好解决，加上元件分散性大，测氢线性范围窄，所以，我国仍停留在用作检漏和定性报警，至于定量检测，国内还是一个空白。机电部第十设计研究院与北京工业大学、北京新力传感器研究所合作，改进了把栅场效应管的制备工艺，结构上采用长条形结构的MOS晶体管，为了使用方便，把加热电阻器和测温二极管集成在一块芯片上;为了保证器件稳定可靠，采用了特殊的栅极氧化、双介质，表面钝化技术及退火工艺。标定也有新的突破，使它的稳定性得到了明显改善，再加上仪器的特殊电路设计和进行线性化处理等，使仪器除用于间断分析外，也可用于长期在线检测和监控。因此，它可广泛用于电子、化工、原子能、宇航、电力、冶金、采矿、石油、医学、军工等领域。

　　1仪器工作的简单原理

　　HJC一5000型氢气检测报警仪由检测器和机体两部分组成。检测器包括专用气室和氢敏把栅场效应管传感器。机体包括电源、电路和表头。电路主要有恒电源、放大电路、线性化电路、控温加热电路和功能状态选择电路。仪器工作原理框图见图1。.