催化燃燒
氣體報警器工作原理是氣敏材料,在通電狀態下可燃性氣體氧化燃燒或者在催化劑作用下氧化燃燒,電熱絲由于燃燒而升溫從而使其電阻值發生變化。因此一般用于檢測可燃氣體。但是我們要注意的是催化燃燒式檢測的可實現是有條件的,因此必須保證檢測環境中包含足夠的氧氣,而在無的環境下這種檢測方式可能無法檢測任何可燃性氣體。另外某些硫化合物、含鉛化合物、硅類、磷化合物、硫化氫和鹵代烴可能會使傳感器中毒或抑制,如果被檢測的環境中含有上訴物質應在合同中注明或選用抗上訴物質的類型傳感器。
電化學傳感器
電化傳感器通過與目標氣體發生反應并產生與氣體濃度 成正比的電信號來工作。典型的電化傳感器由傳感電極(或工作電極)和反電極組成。一般用于有毒氣體。某些傳感器要求電極之間存在偏壓。傳感器穩定需要30分鐘至24小時,并需要三周時間來繼續保持穩定。高濕度及高干旱會影響傳感器的使用壽命。瞬間壓力變化可能產生一個暫態的傳感器輸出,也有可能達到誤報警狀態。
美國英思科MX4 Ventis多氣體檢測儀 半導體傳感器
屬于廣譜型傳感器,其工作原理是金屬氧化物半導體的表面在吸收氣體后電阻發生變化。雖然半導體的預期壽命較長,但與其它類型的傳感器相比,它們也更易于受到干擾氣體的影響。因此如果應用場合中出現其它背景氣體,固態傳感器可能會發出錯誤警報。
紅外傳感器
屬于精密型傳感器,它具有相當好的測量針對性。目前美國英思科MX6主要檢測低碳鏈碳氫化合物和CO2。紅外傳感器靈敏度高并不表示其準確性較其他類型傳感器高。目前,可燃氣體探測器常用的傳感器有:催化燃燒傳感器、半導體傳感器;有毒氣體檢測儀常用的傳感器有:電化學傳感器、紅外傳感器和PID光離子傳感器。下面就為大家一一介紹著幾種傳感器各自的工作原理和優缺點
美國英思科MX4 催化燃燒傳感器
催化燃燒式傳感器是可燃氣體探測器常用的傳感器類型,它的工作原理是基于一個惠斯通電橋的結構。在它的測量橋上涂有催化物質,它在整個的測量過程中是不被消耗的。即使在空氣中氣體和蒸氣濃度遠遠低于LEL(爆炸濃度下限)時,它們也會在這個橋上發生催化燃燒反應。測量時,要在參比和測量電橋上施加電壓使之加熱從而發生催化反應,這個溫度大約是500℃或者更高。正常情況下,電橋是平衡的,V1 = V2,輸出為零。如果有可燃氣體存在,它的氧化過程(無焰燃燒)會使測量橋被加熱,溫度增加,而此時參比橋溫度不變。電路會測出它們之間的電阻變化,V2 > V1,輸出的電壓同待測氣體的濃度成正比。
催化燃燒式傳感器的優點:
壽命較長(一般3年)、線性度好、溫度范圍寬、適用于LEL(可燃氣體爆炸濃度下限)之下的檢測。
催化燃燒式傳感器的缺點:
需有氧檢測、受環境的影響較大(中毒或抑制),需定期校正。
半導體傳感器
半導體傳感器也是可燃氣體探測器和有毒氣體檢測儀常用的傳感器。它的全稱是“金屬氧化物半導體傳感器(MOS)”,它既可以用于檢測PPM級的有毒氣體也可以用于檢測百分比濃度的易燃易爆氣體 。MOS傳感器由一個金屬半導體(比如SnO2)構成 ,在清潔空氣中,它的電導很低,而遇到還原性氣體,比如一氧化碳或可燃性氣體,傳感元件的電導會增加,從而引起電流變化觸發報警電路。通過控制傳感元件的溫度,可以對不同的物質有一定的選擇性。
半導體傳感器的優點:
價格便宜、靈敏度高、能檢測到ppm。
半導體傳感器的缺點:
線性度差,只能作為定性的檢測;受溫濕度影響較大。
電化學傳感器
電化學傳感器常用于有毒氣體檢測儀,一般由三極(傳感電極、計數電極、參比電極)及電解液構成。被測氣體在傳感電極發生氧化還原反應,計數電極相對于參比電極產生正、負電位差,電流的變化與被測氣體濃度成正比,就形成了較寬的線性測量范圍。
電化學傳感器的優點:
體積小、耗電量小、性能穩定、線性度好、選擇性好、分辨率最高可以達到0.1ppm。
電化學傳感器的缺點:
壽命較短(一般為1-2年)且一出廠就開始工作、受溫濕度影響較大、抗干擾能力差。
紅外傳感器
紅外傳感器是基于特定的分子只能吸收特定頻率的紅外輻射,當紅外輻射通過傳感腔中的特定化合物時,只有那些頻率相符的紅外輻射被吸收,從而產生特征吸收帶,得到一個紅外譜圖,就像“指紋”一樣,可以用來確定未知的化合物。表示吸收的有兩種方式:透射比和吸收比,它們的關系是:吸收比 = log (1/透過比)。紅外幅射包含很廣的光譜含量。當該幅射與氣體分子相互作用時,部分能量的頻率與氣體分子的自振頻氣體檢測率相同,這些能量會被吸收,而剩余的能量會被透射。由于氣體分子吸收該幅射,分子會獲取能量并產生更為強烈的振動。 這種振動會導致氣體分子溫度上升,溫度上升與氣體濃度成正比,檢測器會檢測到這種溫度上升。另一方面,氣體分子在特定波長吸收的幅射會導致源能量強度下降。這種幅射能量下降也會作為信號被檢測。
紅外傳感器的優點:
能檢測CO2、氟里昴等催化傳感器無法檢測的物質;壽命長,能達到十年(取決于紅外光源);允許無氧工作,不會中毒、無需樣正,適用于地下環境監測。
紅外傳感器的缺點:
結構復雜、價格較貴、功耗較大。
光離子傳感器(PID)
光離子傳感器(PID)是利用高能紫外燈發射紫外線作為能源,移除目標氣體分子的一粒電子產生帶電荷的碎片(離子)。此過程產生與目標氣體濃度成比例的電流。
向指定的分子移除一粒電子的能量稱為離化電位 (或 IP)。紫外燈所發出的能量必須高于分子的 IP,離化檢測器才能檢測到此物質的存在。
光離子傳感器(PID)優點:
靈敏度高、分辨率高,可以檢測PPM級的voc及有毒氣體。適用于檢測如煤油等很難擴散通過LEL傳感器的防火屏蔽金屬網等的 “較重的”碳氫化合物。
光離子傳感器(PID)缺點:
價格昂貴、受溫濕度影響大、易被污染
不能檢測:放射性氣體,空氣(N2, O2, CO2, H2O),常見毒氣(CO, HCN, SO2),天然氣(甲烷、乙烷、丙烷等),酸性氣體(HCl, HF, HNO3),氟力昂氣體,臭氧,非揮發性氣體等。
氣體報警器工作原理是氣敏材料,在通電狀態下可燃性氣體氧化燃燒或者在催化劑作用下氧化燃燒,電熱絲由于燃燒而升溫從而使其電阻值發生變化。因此一般用于檢測可燃氣體。但是我們要注意的是催化燃燒式檢測的可實現是有條件的,因此必須保證檢測環境中包含足夠的氧氣,而在無的環境下這種檢測方式可能無法檢測任何可燃性氣體。另外某些硫化合物、含鉛化合物、硅類、磷化合物、硫化氫和鹵代烴可能會使傳感器中毒或抑制,如果被檢測的環境中含有上訴物質應在合同中注明或選用抗上訴物質的類型傳感器。
電化學傳感器
電化傳感器通過與目標氣體發生反應并產生與氣體濃度 成正比的電信號來工作。典型的電化傳感器由傳感電極(或工作電極)和反電極組成。一般用于有毒氣體。某些傳感器要求電極之間存在偏壓。傳感器穩定需要30分鐘至24小時,并需要三周時間來繼續保持穩定。高濕度及高干旱會影響傳感器的使用壽命。瞬間壓力變化可能產生一個暫態的傳感器輸出,也有可能達到誤報警狀態。
美國英思科MX4 Ventis多氣體檢測儀 半導體傳感器
屬于廣譜型傳感器,其工作原理是金屬氧化物半導體的表面在吸收氣體后電阻發生變化。雖然半導體的預期壽命較長,但與其它類型的傳感器相比,它們也更易于受到干擾氣體的影響。因此如果應用場合中出現其它背景氣體,固態傳感器可能會發出錯誤警報。
紅外傳感器
屬于精密型傳感器,它具有相當好的測量針對性。目前美國英思科MX6主要檢測低碳鏈碳氫化合物和CO2。紅外傳感器靈敏度高并不表示其準確性較其他類型傳感器高。目前,可燃氣體探測器常用的傳感器有:催化燃燒傳感器、半導體傳感器;有毒氣體檢測儀常用的傳感器有:電化學傳感器、紅外傳感器和PID光離子傳感器。下面就為大家一一介紹著幾種傳感器各自的工作原理和優缺點
美國英思科MX4 催化燃燒傳感器
催化燃燒式傳感器是可燃氣體探測器常用的傳感器類型,它的工作原理是基于一個惠斯通電橋的結構。在它的測量橋上涂有催化物質,它在整個的測量過程中是不被消耗的。即使在空氣中氣體和蒸氣濃度遠遠低于LEL(爆炸濃度下限)時,它們也會在這個橋上發生催化燃燒反應。測量時,要在參比和測量電橋上施加電壓使之加熱從而發生催化反應,這個溫度大約是500℃或者更高。正常情況下,電橋是平衡的,V1 = V2,輸出為零。如果有可燃氣體存在,它的氧化過程(無焰燃燒)會使測量橋被加熱,溫度增加,而此時參比橋溫度不變。電路會測出它們之間的電阻變化,V2 > V1,輸出的電壓同待測氣體的濃度成正比。
催化燃燒式傳感器的優點:
壽命較長(一般3年)、線性度好、溫度范圍寬、適用于LEL(可燃氣體爆炸濃度下限)之下的檢測。
催化燃燒式傳感器的缺點:
需有氧檢測、受環境的影響較大(中毒或抑制),需定期校正。
半導體傳感器
半導體傳感器也是可燃氣體探測器和有毒氣體檢測儀常用的傳感器。它的全稱是“金屬氧化物半導體傳感器(MOS)”,它既可以用于檢測PPM級的有毒氣體也可以用于檢測百分比濃度的易燃易爆氣體 。MOS傳感器由一個金屬半導體(比如SnO2)構成 ,在清潔空氣中,它的電導很低,而遇到還原性氣體,比如一氧化碳或可燃性氣體,傳感元件的電導會增加,從而引起電流變化觸發報警電路。通過控制傳感元件的溫度,可以對不同的物質有一定的選擇性。
半導體傳感器的優點:
價格便宜、靈敏度高、能檢測到ppm。
半導體傳感器的缺點:
線性度差,只能作為定性的檢測;受溫濕度影響較大。
電化學傳感器
電化學傳感器常用于有毒氣體檢測儀,一般由三極(傳感電極、計數電極、參比電極)及電解液構成。被測氣體在傳感電極發生氧化還原反應,計數電極相對于參比電極產生正、負電位差,電流的變化與被測氣體濃度成正比,就形成了較寬的線性測量范圍。
電化學傳感器的優點:
體積小、耗電量小、性能穩定、線性度好、選擇性好、分辨率最高可以達到0.1ppm。
電化學傳感器的缺點:
壽命較短(一般為1-2年)且一出廠就開始工作、受溫濕度影響較大、抗干擾能力差。
紅外傳感器
紅外傳感器是基于特定的分子只能吸收特定頻率的紅外輻射,當紅外輻射通過傳感腔中的特定化合物時,只有那些頻率相符的紅外輻射被吸收,從而產生特征吸收帶,得到一個紅外譜圖,就像“指紋”一樣,可以用來確定未知的化合物。表示吸收的有兩種方式:透射比和吸收比,它們的關系是:吸收比 = log (1/透過比)。紅外幅射包含很廣的光譜含量。當該幅射與氣體分子相互作用時,部分能量的頻率與氣體分子的自振頻氣體檢測率相同,這些能量會被吸收,而剩余的能量會被透射。由于氣體分子吸收該幅射,分子會獲取能量并產生更為強烈的振動。 這種振動會導致氣體分子溫度上升,溫度上升與氣體濃度成正比,檢測器會檢測到這種溫度上升。另一方面,氣體分子在特定波長吸收的幅射會導致源能量強度下降。這種幅射能量下降也會作為信號被檢測。
紅外傳感器的優點:
能檢測CO2、氟里昴等催化傳感器無法檢測的物質;壽命長,能達到十年(取決于紅外光源);允許無氧工作,不會中毒、無需樣正,適用于地下環境監測。
紅外傳感器的缺點:
結構復雜、價格較貴、功耗較大。
光離子傳感器(PID)
光離子傳感器(PID)是利用高能紫外燈發射紫外線作為能源,移除目標氣體分子的一粒電子產生帶電荷的碎片(離子)。此過程產生與目標氣體濃度成比例的電流。
向指定的分子移除一粒電子的能量稱為離化電位 (或 IP)。紫外燈所發出的能量必須高于分子的 IP,離化檢測器才能檢測到此物質的存在。
光離子傳感器(PID)優點:
靈敏度高、分辨率高,可以檢測PPM級的voc及有毒氣體。適用于檢測如煤油等很難擴散通過LEL傳感器的防火屏蔽金屬網等的 “較重的”碳氫化合物。
光離子傳感器(PID)缺點:
價格昂貴、受溫濕度影響大、易被污染
不能檢測:放射性氣體,空氣(N2, O2, CO2, H2O),常見毒氣(CO, HCN, SO2),天然氣(甲烷、乙烷、丙烷等),酸性氣體(HCl, HF, HNO3),氟力昂氣體,臭氧,非揮發性氣體等。
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