我所和科学院半导体研究所共同研制的Pd-MOSFET氢敏器件组装的HD-Ⅱ型自动测氢仪，可自动取样，连续记录，响应恢复快，灵敏度高，选择性好，防爆性能等级达HⅢa，可安全可靠的使用在有氢气存在的危险场所，进行安全检测与记录，以保证生产的正常运行和生命财产的安全。

　　一、工作原理

　　利用把能吸附和分解氢气的原理研制的HD-Ⅱ型自动测氢仪，采用的检测元件是Pd-MOSFET氢敏器件，这种器件在氢气中会改变其阂值电压，这个阂值电压的变化量就可指示出环境中氢气的浓度。

　　二、仪器结构

　　HD-Ⅱ型自动测氢仪由一次仪表、二次仪表、安全栅、记录仪等部分组成(图1)。

　　被检测的气体经滤尘罩在预热装置中预热后，由电子吸气泵吸入气室，气室中安装有Pd一MOSFET氢敏器件，由它自身的加热电阻与控温二极管配合外电路将器件控制在150℃。通过测量电路将被测信号经电缆输送到400米远的二次仪表，从表头和记录仪上可读取和记录氢气的浓度，不需要记录仪记录时，可不用安全栅，一、二次仪表都可安装在危险场所。

　　根据《安全火花型防爆电气设备制造检验暂行规定》，HD-Ⅱ型自动测氢仪按安全火花防爆型设计，防爆标志HⅢa，防爆合格证号583521。

　　三、性能测试

　　1.输出特性、响应时间和恢复时间(见表);

　　本仪器除能测量空气中的氢以外，还可测氮中的氢。(对同一浓度的氢，在氮气中的输出比空气中的大)。输出特性在低浓度时接近线性，在高浓度时趋于饱和。

　　我们把从接触氢开始，响应到新的稳定值的90%所需的时间定为响应时间，从脱离氢气恢复到值所需的时间定为恢复时间。可以看出浓度愈大，响应愈快，恢复愈慢。

　　2.重复性、稳定性和寿命

　　仪器的重复性是指在相同条件下，对同一浓度标准气体多次测试结果的统计计算。

　　从1983年5月到1984年5月6台仪器在我所实验室观察、下现场实际测试，工作一直正常。

　　3.选择性与抗毒性

　　仪器的选择性与抗毒能力，主要决定于检测元件。我们对Pd-MOSFET氢敏检测器件作了下列气体和氢气的响应试验。

　　由于乙烷、苯、丙酮、无水乙醇、环己烷不含有氨，故输出为0,煤气中有微量氢，所以有10mV响应。甲烷中含有少量杂质氢，也有10mV响应。氮在一定条件下能分解出氢气，所以有25mV的响应。这些微小的响应值，远远低于浓度为0.01%的氢气响应值(100m V)。

　　在100倍卫生浓度的H2S中，Pd-MOS-FET工作了600次，没发现中毒现象。在0.01%的Cl2气浓度中，Pd-MOS-FET工作了1500次，未发现中毒。可见，用Pd-MOSFET组装成的HD-Ⅱ型自动测氢仪具有很好的选择性和一定的抗毒能力。

　　四、初步应用

　　1.在1984年通讯卫星的发射中，我们的六台仪器在发射基地参加了试验，现将使用现场送来的使用报告摘录如下:

　　"…运行过程中，仪表工作正常。1.该仅器在低浓皮(1000ppm以下)氮气泄漏的场所使用，具有灵敏度高、分辨能力好、定量检漏之特点。2.该仪器具有单一对氢气敏感之特点，因此其在混合气体中，具有选择性好之长处。3.该仪器防爆等级高，达到HⅢa级，并取得南阳防爆电气研究所的防爆合格证书，能在氢气泄漏的危险场所中使用。4.该仪器具有信一号传输距离远之特点，电缆长度在400米情况下经实际试用信号给出正常。并且电缆线径比较细，铺设方便”。

　　2.我们试制的Pd-MOSFET氢气检测器，在太原化工厂用作生产中氢气的安全检测，已达三年。

　　3.用在冶金部门制造的贮氢材料的试验装置上。经与DH-1型快速定氢仪色谱分析法对比，取得三组十八对数据，相互间的对应关系都很好，尤其是同气源不同分析次数的误差更小，稳定性好。稍加改变氢气浓度和调换探头位置，仪器指示立即响应，响应恢复快。

　　4.在粉末冶金部门远距离多点监测中，检测结果与理论计算的分布相吻合。

　　5.用在氢气站、制氢间、氢管线等处的检测，检测出漏气的阀门、漏气的接头，保证了生产的正常运行和安全。

　　作者：北京市劳动保护科学研究所

　　杨遇真 吴健 孙耀斌

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