[发明专利]一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统及方法

权利要求书

1.一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，包括磁场激励模块、谐振腔传感检测模块和信号检测电路(9)，所述谐振腔传感检测模块包括环体(4)、封闭住环体(4)顶部开口的铜片(2)和封闭住环体(4)底部开口的磁致伸缩片(3)，所述铜片(2)顶面设有压电陶瓷片(1)，所述环体(4)上设有进气孔(10)和出气孔(11)，所述谐振腔传感检测模块设置在磁场激励模块产生的磁场中心位置，所述信号检测电路(9)分别与铜片(2)、压电陶瓷片(1)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述磁场激励模块包括恒流功率放大器(6)、信号发生器(7)和两个赫姆霍兹线圈(5)，所述恒流功率放大器(6)分别与信号发生器(7)和两个赫姆霍兹线圈(5)电连接，所述两个赫姆霍兹线圈(5)相对设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述磁致伸缩片(3)位于两个赫姆霍兹线圈(5)圆心连接线的中间位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述环体(4)由铝制成，外径为27mm，内径为26mm，高为1mm。

5.根据权利要求4所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述压电陶瓷片(1)呈圆形，直径为26mm，厚度为0.2mm；所述铜片(2)呈圆形，直径为27mm，厚度为0.2mm；所述磁致伸缩片(3)呈圆形，直径为27mm，厚度为0.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述进气孔(10)和出气孔(11)的直径都为0.2mm。

7.根据权利要求1所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述铜片(2)通过环氧树脂粘在环体(4)顶部，所述磁致伸缩片(3)通过环氧树脂粘在环体(4)底部，所述压电陶瓷片(1)通过环氧树脂粘在铜片(2)顶面。

8.根据权利要求1所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述压电陶瓷片(1)由Pb-Zr-Ti系列的氧化陶瓷制成。

9.根据权利要求1所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，所述磁致伸缩片(3)由稀土磁致伸缩材料、磁致伸缩合金、铁氧体磁致伸缩材料中的一种制成。

10.一种基于磁电谐振检测痕量氢气的方法，使用权利要求2所述的一种基于磁电谐振检测痕量氢气的系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：取得N个不同浓度C的氢气，将每个浓度C的氢气输入到环体内，检测每个浓度C的氢气对应的谐振腔传感检测模块的谐振频率f，得到N个特征点(C，f)，N个特征点(C，f)线性拟合得到氢气浓度计算公式：C＝k*f，k为系数，

检测谐振频率f的方法包括以下步骤：

当某个浓度C的氢气输入到环体内后，控制磁场激励模块产出不同频率的激励磁场，铜片和压电陶瓷片组成的感应元件产生的最大电压对应的磁场频率为谐振腔传感检测模块的谐振频率f；

S2：将待测气体输入到环体内，控制磁场激励模块产出不同频率的激励磁场，根据铜片和压电陶瓷片组成的感应元件产生的最大电压确定谐振腔传感检测模块的谐振频率f，将得到的谐振腔传感检测模块的谐振频率f代入氢气浓度计算公式：C＝k*f，计算出氢气浓度。