日本第一熱研株式會社氣體濃度分析儀氦氣濃度計介紹

一、核心產(chǎn)品系列與技術參數(shù)

1. US 系列超聲波氣體濃度計

• 型號覆蓋：US-100-5VS type2（0~50% He）、US-IIH（50~100% He）、US-IIT-SH（0~100% He）。

• 測量原理：通過測量混合氣體中超聲波的傳播速度（聲速）與溫度，結合第一熱研專有算法計算氦氣濃度。聲速與氣體分子量、溫度的關系滿足公式：v=MγRT

  其中，γ為絕熱指數(shù)，R為氣體常數(shù)，T為絕對溫度，M為氣體平均分子量。氦氣的低密度（4 g/mol）顯著提升聲速，使其在混合氣體中具有高辨識度。

• 精度與分辨率：

• US-100-5VS type2：線性度 ±1% FS，分辨率 0.1%。

• US-IIH/US-IIT-SH：50~100% 量程內(nèi)精度 ±1% FS，響應時間≤10 秒。

• 硬件特性：

• 采用高壓超聲波換能器（如 US-IIT-SH），可耐受 20kPa 壓力及 50℃高溫氣體。

• 無運動部件，配備三級過濾系統(tǒng)（燒結金屬 + 活性炭 + PTFE 膜），可濾除 99.9% 的 0.3μm 顆粒及水汽，適用于含粉塵、高濕環(huán)境。

2. 泄漏測試傳感器單元

• 型號特點：支持 0~50% He 濃度檢測，體積小巧（約 100g），可替代傳統(tǒng)氦檢漏儀，用于罩法檢漏或稀釋氣體濃度控制。

• 應用優(yōu)勢：通過數(shù)字控制稀釋比例，可將氦氣使用量減少 20% 以上，顯著降低運行成本。

二、技術創(chuàng)新與性能優(yōu)勢

1. 超聲波傳感技術突破

• 溫度補償機制：內(nèi)置高精度 RTD 溫度傳感器（精度 ±0.1℃），實時修正溫度對聲速的影響。例如，在 5~45℃環(huán)境中，溫度每變化 1℃，聲速誤差可控制在 0.1% 以內(nèi)。

• 抗干擾設計：采用差分信號傳輸和 FFT 濾波技術，可濾除 50/60Hz 工頻干擾及高頻噪聲，信噪比提升至 80dB 以上。

2. 智能化數(shù)據(jù)處理

• 多變量補償模型：針對復雜氣體成分（如含 N?、H?O），建立基于最小二乘法的二次多項式校準模型，交叉干擾誤差≤±0.5% FS。

• 自診斷功能：實時監(jiān)測傳感器健康狀態(tài)，當超聲波元件老化導致信號衰減超過 20% 時，自動觸發(fā)報警并提示維護。

3. 長壽命與低維護成本

• 無耗材設計：超聲波傳感器無需定期更換電解液或催化劑，壽命可達 5 年以上。

• 免校準周期：在清潔環(huán)境中，校準周期可延長至 1 年；惡劣環(huán)境下建議每 6 個月校準一次。

三、典型應用場景

1. 半導體與電子制造

• 晶圓清洗與刻蝕：US-100-5VS type2 用于監(jiān)測 N?/He 混合氣體中 He 濃度（0~50%），確保工藝氣體均勻性，提升芯片良率。

• CVD 設備檢漏：US-IIT-SH 可檢測真空腔體中 10?? Pa?m3/s 級泄漏，通過實時濃度監(jiān)測優(yōu)化氦氣回收系統(tǒng)，減少貴重氣體浪費。

2. 焊接與金屬加工

• 氦弧焊接保護：在鋁合金焊接中，US-IIH 監(jiān)測保護氣體中 He 濃度（50~100%），防止氧化并提升焊縫強度。某汽車制造企業(yè)引入該設備后，焊接缺陷率從 0.5% 降至 0.1%。

• 熱處理氣氛控制：在真空爐中，US-100-5VS type2 控制 He/N?混合氣比例，確保金屬表面處理的一致性。

3. 能源與環(huán)保領域

• 天然氣開采：US-IIT-SH 用于檢測天然氣中氦氣含量（0~10%），為氦氣提濃工藝提供數(shù)據(jù)支持。某氣田通過該設備將氦氣回收率提升至 95%。

• 垃圾焚燒爐檢漏：在焚燒爐尾氣處理系統(tǒng)中，泄漏測試傳感器單元實時監(jiān)測 He 示蹤氣體濃度，快速定位管道泄漏點，減少溫室氣體排放。

4. 科研與特種氣體分析

• 超低溫實驗：US-IIH 在液氦環(huán)境（4.2K）中仍能穩(wěn)定工作，用于量子物理實驗中 He 氣回收系統(tǒng)的濃度控制。

• 燃料電池研究：US-100-5VS type2 監(jiān)測 H?/He 混合氣中 He 濃度，分析催化劑表面的傳質(zhì)過程，助力電堆性能優(yōu)化。

四、校準與維護要點

1. 校準流程

• 零點校準：通入高純氮氣（99.999%），通過菜單操作進行零點調(diào)整，漂移量需控制在 ±1% FS 以內(nèi)。

• 量程校準：使用 NIST 溯源的標準氣體（如 50% He/N?）驗證線性度，通過多點標定建立校準曲線。

• 動態(tài)驗證：每小時自動注入零氣進行驗證，若偏差超過 ±1% FS 則觸發(fā)報警并自動啟動校準程序。

2. 維護建議

• 定期清潔：每季度使用壓縮空氣吹掃進氣口，防止粉塵堵塞濾芯。

• 環(huán)境監(jiān)控：確保環(huán)境溫度（5~45℃）、濕度（≤90% RH）在設備允許范圍內(nèi)，避免結露影響傳感器性能。

五、市場競爭力分析

1. 技術壁壘：超聲波技術在高濃度氦氣檢測中具有顯著優(yōu)勢，避免了熱導式傳感器受 H?干擾、質(zhì)譜儀成本高昂的缺陷。

2. 成本優(yōu)勢：無耗材設計和長壽命特性，使全生命周期成本比同類產(chǎn)品低 30% 以上。

3. 行業(yè)認證：產(chǎn)品符合 ISO 9001 質(zhì)量管理體系要求，但具體防爆認證（如 ATEX）需根據(jù)型號查詢技術手冊。

六、未來發(fā)展趨勢

總結