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气体检测仪常见传感器原理及优缺点

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steelen 发表于 2020-10-14 11:18:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
气体检测仪最核心的部分是气体传感器,根据不同的气体检测原理也不尽相同,常见的气体传感器包括:PID光离子传感器、红外传感器、电化学传感器、催化燃烧传感器及半导体传感器等。下面为您详细介绍各个传感器的工作原理及优缺点。


一、气体检测仪之红外原理

原理:非分光红外原理NDIR传感器是利用比尔-朗伯红外吸收定律,即不同气体对特定波长的光有吸收,吸收的强度和气体的浓度成正比来实现检测。它是应用滤光片把红外光分成所需要的一个很小波段的光谱线,被检测的气体对这个很小波段的光谱线吸收。

优点:可靠性高,选择性好,精度高,没有毒,受到环境的干扰较小,寿命长,对氧气不依赖。

缺点:受湿度影响大,检测气体种类有限,目前最主要应用于甲烷、二氧化碳、一氧化碳、六氟化硫、二氧化硫、碳氢等气体。

二、气体检测仪之半导体原理

原理:半导体式气体传感器是利用一些金属氧化物半导体材料,一定温度下,电阻随环境气体成份变化而变化原理制造。比如,酒精传感器,就是利用二氧化锡高温下遇到酒精气体时,电阻会急剧减小原理制备。

优点:具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。

缺点:稳定性较差,受环境影响较大,尤其每一种传感器的选择性都不是唯一的,输出参数也不能确定。因此,不宜应用于计量准确要求的场所,主要用于民用。

三、气体检测仪之催化燃烧原理

原理:催化燃烧式传感器是在铂金电阻表面制备耐高温催化剂层,一定温度下,可燃性气体在其表面催化燃烧,燃烧使铂金电阻温度升高,电阻变化,变化值是可燃性气体浓度函数。

优点:催化燃烧式气体传感器选择性地检测可燃性气体:凡是不能燃烧的,传感器都没有任何响应。响应快速,寿命较长,受温度、湿度、压力影响小。传感器的输出与环境的爆炸危险直接相关,在安全检测领域是一类主导地位的传感器。

缺点:在可燃性气体范围内,无选择性。传感器易中毒,大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。

注:催化燃烧式检测的可实现是有条件的,必须保证检测环境中包含足够的氧气,在无氧的环境下这种检测方式可能无法检测任何可燃性气体。某些含铅化合物(尤其是四乙基铅)、硫化合物、硅类、磷化合物、硫化氢和卤代烃可能会使传感器中毒或抑制。

四、气体检测仪之PID原理

原理: PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号

优点:灵敏度高,无中毒问题。

缺点:无选择性、受湿度影响大,紫外灯寿命短,价格贵。

五、气体检测仪之电化学原理

原理:通过传感器内部的电解质与目标气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。

优点:工作温度范围大,量程多 ,高灵敏度 ,线性输出 ,选择性好

缺点:寿命短,存放期有限 ,极度干燥或高浓度气体环境下寿命短,非特定型,易受干扰 ,湿度对精度有影响。

注:多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。传感器背面有一个通气孔以达到该目的。高湿度及高干旱会影响传感器的使用寿命。瞬间压力变化可能产生一个暂态的传感器输出,也有可能达到误报警状态。


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