氦氣是自然界中最穩(wěn)定的惰性氣體之一，屬于單原子分子，化學(xué)性質(zhì)極不活潑——這就意味著，我們常用的氣體檢測(cè)方法，比如電化學(xué)（EC）、非分散紅外（NDIR）、催化燃燒、金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）等傳感器，都很難測(cè)試氦氣的濃度

但氦氣有一個(gè)非常突出的物理特性：導(dǎo)熱性極強(qiáng)。在0℃、101.325kPa標(biāo)準(zhǔn)條件下，它的熱導(dǎo)系數(shù)高達(dá)0.1426W/(m·K)，在所有常見(jiàn)氣體中，僅次于氫氣，遠(yuǎn)高于空氣（0.026W/(m·K)）、氮?dú)狻鍤獾瘸Ｒ?guī)氣體。這一特性，工業(yè)上就使用熱導(dǎo)原理來(lái)檢測(cè)氦氣的濃度。

熱導(dǎo)式氦氣傳感器的工作原理

熱導(dǎo)原理的氦氣傳感器就是利用惠斯通電橋，把的加熱器和溫度檢測(cè)器組合在一起,形成一個(gè)熱導(dǎo)環(huán)路。當(dāng)氦氣氣體通過(guò)熱導(dǎo)環(huán)路時(shí),它會(huì)帶走一定的熱量,導(dǎo)致環(huán)路的溫度發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量環(huán)路溫度的變化,可以確定被測(cè)氣體中氦氣的濃度含量。

氦氣的廣泛應(yīng)用，決定了傳感器的核心需求

氦氣被譽(yù)為“黃金氣體”，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、軍工、醫(yī)療、科研、航天、電子、高端制造、、等多個(gè)核心領(lǐng)域，而每一個(gè)場(chǎng)景都對(duì)氦氣濃度有嚴(yán)格要求：

1、氦氣可作為火箭液體燃料的壓送劑和增壓劑，大量用于導(dǎo)彈、宇宙飛船和超音速飛機(jī)上。

2、氦用作冶煉及焊接時(shí)的保護(hù)氣體，這在造船以及飛機(jī)、宇宙飛船、火箭和武器的制造等方面非常重要。

3、氦氣有優(yōu)良的滲透性，用于核反應(yīng)堆的冷卻，火箭和核反應(yīng)堆的一些管道及電子和電氣裝置等的檢漏。

4、氦氣是具有理想氣體性質(zhì)的氣體，是極低溫度下蒸氣壓溫度計(jì)的理想用氣。

5、氦氣的質(zhì)量密度、重量密度都低，且不易燃，可用來(lái)填充燈泡、霓虹燈管，也是理想的氣球及飛艇用氣。

6、液體氦可獲得接近絕對(duì)溫度（-273℃）的低溫，用于制造超導(dǎo)設(shè)備。

7、氦氣惰性氣體的一種，在血液中的溶解度較氮?dú)獾停蚨渎樽硇缘陀诘獨(dú)猓猿⒑馀c氧氣混合，作為潛水員的呼吸用氣體。

8.氦氧混合氣密度為普通空氣的1/3，呼吸混合氣要比呼吸空氣容易，所以也用于治療氣喘病。

9.電子研究：氦在半導(dǎo)體、液晶面板、光纖線路的制造中起著重要作用，可以實(shí)現(xiàn)零件的快速冷卻，提高生產(chǎn)率。

10.運(yùn)輸和運(yùn)輸設(shè)備：由于氦氣是沸點(diǎn)低、導(dǎo)熱性能優(yōu)異的氣體，廣泛應(yīng)用于散熱器換熱器、空調(diào)模塊、油箱和變矩器等重要汽車(chē)零部件的檢測(cè)，以確保其符合質(zhì)量規(guī)格。

11.核磁共振掃描儀是醫(yī)生常用的成像工具，而氦氣可以幫助它內(nèi)部的超導(dǎo)體原件保持在超低溫的狀態(tài)下，從而使它產(chǎn)生極強(qiáng)的磁場(chǎng)，用來(lái)達(dá)到檢查身體的作用。

12.在超市中，收銀員使用的掃碼器，其實(shí)也叫氦-氖激光器，其中的氣體混合物大部分是氦氣，這樣氦原子可以被激發(fā)，并進(jìn)一步與氖原子碰撞，達(dá)到掃碼效果，而且氦氣的使用也使能量消耗更低，效果也更好。

13.氦氣在半導(dǎo)體芯片中可以實(shí)現(xiàn)零部件的快速冷卻，從而提高生產(chǎn)率，還能控制熱傳遞速率，以改善生產(chǎn)效率并減少缺陷。

其他場(chǎng)景：白熾燈填充（氬-氦混合氣延長(zhǎng)壽命、提升亮度）、氣體激光器、色譜分析載氣、管道檢漏等，

氦氣分析儀是基于不同氣體具有不同的熱導(dǎo)率以及混合氣體熱導(dǎo)率隨其被測(cè)成分含量變化這一物理特性進(jìn)行工作的。采用熱導(dǎo)原理傳感器，氦氣分析儀中檢測(cè)氦氣濃度的熱導(dǎo)傳感器推薦：

瑞士Neroxis 熱導(dǎo)式氣體傳感器MTCS2200系列：

熱導(dǎo)式氣體傳感器MTCS2200采用薄膜沉積和硅微機(jī)械加工技術(shù)在硅片上制成。該裝置可測(cè)定二元或三元?dú)怏w混合物的氣體濃度。該傳感器由一個(gè)集成加熱器組成，該加熱器位于絕緣隔熱膜上。兩個(gè)薄膜電阻用于加熱和測(cè)量膜的溫度[Tm]。兩個(gè)參考電阻集成在膜旁邊的硅片上，以補(bǔ)償環(huán)境溫度變化。這四個(gè)電阻經(jīng)過(guò)鈍化，以防止受到氣體的影響，并通過(guò)金絲鍵合與TO8或TO5底座進(jìn)行電氣連接。

瑞士Neroxis熱導(dǎo)式氣體傳感器MTCS2200系列應(yīng)用：

工業(yè):通過(guò)測(cè)量二元混合物(Ar，N2中的H2)或準(zhǔn)二元混合物（空氣中的H2，He或CO2）的熱導(dǎo)率來(lái)測(cè)定氣體濃度

燃燒控制:監(jiān)測(cè)天然氣中的CH4濃度的氣體引擎控制

檢測(cè)氟利昂（R-11;R-12、R-21、R-22)、CFC或CF3CH2F氟乙烷(R-134或R-404)等制冷劑氣體的泄露監(jiān)測(cè)冷卻系統(tǒng)

測(cè)量空氣中的氫氣（0-5%或更高濃度）、氦氣(0-5000ppm）或氙氣

安全工業(yè)過(guò)程控制、園藝、食品儲(chǔ)存、發(fā)酵過(guò)程控制

微型真空裝置，如微型皮拉尼壓力真空計(jì)

基于導(dǎo)熱系數(shù)的空氣微型絕對(duì)濕度傳感器

飲料行業(yè)(CO2濃度)

荷蘭XenSor 熱導(dǎo)式氣體傳感器XEN-3880-RW-3：

XEN-3880-RW-3導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)測(cè)量周?chē)臒釋?dǎo)率氣體，原理是氣體的不同它們的導(dǎo)熱性好，可以用來(lái)測(cè)量氣體濃度在二元混合物或準(zhǔn)二元混合物，其中成分氣體具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)，也可以是用于測(cè)量真空系統(tǒng)中的壓力。

傳感器芯片由一個(gè)硅框架和一個(gè)合成膜，中間是一個(gè)加熱器，用熱電堆測(cè)量它的溫度和芯片之間的熱導(dǎo)率測(cè)量環(huán)境和膜的中心。在薄膜和頂部有一個(gè)硅蓋（屋頂)帶有過(guò)濾器的焊接帽（W)抑制流量敏感度。

荷蘭XenSor熱導(dǎo)式氣體傳感器XEN-3880-RW-3應(yīng)用：氫，氦和天然氣測(cè)量、用氦測(cè)試氫系統(tǒng)、包裝和真空系統(tǒng)的真空測(cè)量、氣體濃度測(cè)量

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