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[導讀]為了在工業(yè)環(huán)境中識別、檢測、測量和確認氣體的存在,需要氣體傳感器。根據(jù)區(qū)域中氣體的體積和濃度,傳感器將產(chǎn)生所謂的“相應電位差”,這會改變傳感器內(nèi)部材料的電阻水平。

為了在工業(yè)環(huán)境中識別、檢測、測量和確認氣體的存在,需要氣體傳感器。根據(jù)區(qū)域中氣體的體積和濃度,傳感器將產(chǎn)生所謂的“相應電位差”,這會改變傳感器內(nèi)部材料的電阻水平。

從電阻水平的這種變化產(chǎn)生一個電信號,該信號被測量為輸出電壓。您的氣體探測器將測量其傳感器的輸出電壓,并為您提供相應的氣體讀數(shù)。

氣體傳感器是氣體檢測系統(tǒng)的核心,通常安裝在探測頭內(nèi)。從本質(zhì)上講,氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數(shù)轉(zhuǎn)化成對應電信號的轉(zhuǎn)換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調(diào)理,通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸,甚至對樣品進行化學處理,以便化學傳感器進行更快速的測量。

氣體種類繁多,性質(zhì)各異,因此,氣體傳感器種類也很多。按待檢氣體性質(zhì)可分為:用于檢測易燃易爆氣體的傳感器,如氫氣、一氧化碳、瓦斯、汽油揮發(fā)氣等;用于檢測有毒氣體的傳感器,如氯氣、硫化氫、砷烷等;用于檢測工業(yè)過程氣體的傳感器,如煉鋼爐中的氧氣、熱處理爐中的二氧化碳;用于檢測大氣污染的傳感器,如形成酸雨的NOx、CH4、O3,家庭污染如甲醛等。按氣體傳感器的結(jié)構(gòu)還可分為干式和濕式兩類;按傳感器的輸出可分為電阻式和費電阻式兩類;按檢測院里可分為電化學法、電氣法、光學法、化學法幾類。

1、電化學式傳感器的工作原理:由膜電極和電解液 灌封而成。氣體濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子,通過電極將信號傳出。它的優(yōu)點是:反映速度快、準確(可用于ppm級),穩(wěn)定性好、能夠定量檢測,但 壽命較短(大于等于兩年)。它主要適用于毒性氣體的檢測。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。

2、催化燃燒式傳感器工作原理: 是由兩只固定電阻構(gòu)成惠斯登檢測橋路。當含有可燃性混合氣體擴散到檢測元件上時,迅速進行無焰燃燒,并產(chǎn)生反應熱,使熱絲電阻值增大,電橋輸出一個變化的 電壓信號,這個電壓信號的大小與可燃氣體的濃度成正比。它的優(yōu)點是:選擇性好、反應準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測、不易產(chǎn)生誤報、控制可靠、壽命三年左 右。它主要適用于可燃性氣體的檢測。目前國際上絕大部分可燃氣體檢測儀采用該類型傳感器。

3.光學氣體傳感器:光學氣體傳感器主要有紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型等,以紅外吸收型為主。由于不同氣體對紅外波的吸收程度不同,可以通過測量紅外吸收波長來檢測氣體?,F(xiàn)在由于它的結(jié)構(gòu)連接,費用一般都很高。

由不同原子構(gòu)成的分子會有獨特的振動、轉(zhuǎn)動頻率,當其受到相同頻率的紅外線照射時,就會發(fā)生紅外吸收,從而引起紅外光強的變化,通過測量紅外線強度的變化就可以測得氣體濃度;需要說明的是振動、轉(zhuǎn)動是兩種不同的運動形態(tài),這兩種運動形態(tài)會對應不同的紅外吸收峰,振動和轉(zhuǎn)動本身也有多樣性;因此一般情況下一種氣體分子會有多個紅外吸收峰;根據(jù)單一的紅外吸收峰位置只能判定氣體分子中有什么基團,精確判定氣體種類需要看氣體在中紅外區(qū)所有的吸收峰位置即氣體的紅外吸收指紋。但在已知環(huán)境條件下,根據(jù)單一紅外吸收峰的位置可以大致判定氣體的種類。由于在零下273攝氏度即絕對零度以上的一切物質(zhì)都會產(chǎn)生紅外幅射,紅外幅射與溫度正相關,因此,同催化元件一樣,為消除環(huán)境溫度變化引起的紅外幅射的變化,紅外氣體傳感器中會由一對紅外探測器構(gòu)成。

4.固態(tài)電解質(zhì)氣體傳感器:固體電解質(zhì)是以固體離子導電為電解質(zhì)的化學電池。介于半導體和電化學之間。選擇性、靈敏度比半導體高,壽命比電化學長,因此在很多方面得到了應用。缺點是響應時間長。固體電解質(zhì)是一種具有與電解質(zhì)水溶液相同的離子導電特性的固態(tài)物質(zhì),當用作氣體傳感器時,它是一種電池。它無需使氣體經(jīng)過透氣膜溶于電解液中,可以避免溶液蒸發(fā)和電極消耗等問題。由于這種傳感器電導率高,靈敏度和選擇性好,幾乎在石化、環(huán)保、礦業(yè)、食品等各個領域都得到了廣泛的應用,其重要性僅次子金屬—氧化物一半導體氣體傳感器。


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