氣體檢測儀常見傳感器原理 1、 半導(dǎo)體式氣體檢測儀 半導(dǎo)體式氣體檢測儀是利用一些金屬氧化物半導(dǎo)體材料,在一定 溫度下,電導(dǎo)率隨著環(huán)境氣體成份的變化而變化的原理制造的。比如,酒精傳感器,就 是利用二氧化錫在高溫下遇到酒精氣體時,電阻會急劇減小的原理制備的。 半導(dǎo)體式 氣體檢測儀可以有效地用于:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧 化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多氣體地檢測。尤其是,這種傳感器 成本低廉,適宜于民用氣體檢測的需求。 下列幾種半導(dǎo)體式氣體檢測儀是成功的:甲 烷(天然氣、沼氣) 、酒精、一氧化碳(城市煤氣) 、硫化氫、氨氣(包括胺類乙炔傳感器,肼類) 。 高質(zhì)量的傳感器可以滿足工業(yè)檢測的需要。 缺點:穩(wěn)定性較差,受環(huán)境影響較大;尤 其,每一種傳感器的選擇性都不是唯一的,輸出參數(shù)也不能確定。因此,不宜應(yīng)用于計 量準(zhǔn)確要求的場所。 目前這種傳感器的主要供應(yīng)商在日本(發(fā)明者) ,其次是中國,最 近有新加入了韓國, 其他國家如美國在這方面也有相當(dāng)?shù)墓ぷ鳎?但是始終沒有匯入主流! 中國在這個領(lǐng)域投入的人力和時間都不亞于日本,但是由于多年來國家政策導(dǎo)向以及社 會信息閉塞等原因,我國流行于市場的半導(dǎo)體式氣體傳感器性能質(zhì)量都遠(yuǎn)遜于日本產(chǎn)品, 相信,隨著市場進(jìn)步,民營資本的進(jìn)一步興起,中國產(chǎn)的半導(dǎo)體式氣體傳感器達(dá)到和超 越日本水平已經(jīng)指日可待 2、催化燃燒式氣體檢測儀 催化燃燒式氣體檢測儀是在白金電阻的表面制備耐高溫的催化 劑層,在一定的溫度下,可燃性氣體在其表面催化燃燒,燃燒是白金電阻溫度升高,電阻變 化,變化值是可燃性氣體濃度的函數(shù)。
催化燃燒式氣體檢測儀選擇性地檢測可燃性氣體: 凡是可以燃燒的,都能夠檢測;凡是不能燃燒的甲苯檢測儀,傳感器都沒有任何響應(yīng)。當(dāng)然, 『凡是可 以燃燒的,都能夠檢測』這一句有很多例外,但是,總的來講,上述選擇性是成立的。 催 化燃燒式氣體傳感器計量準(zhǔn)確,響應(yīng)快速,壽命較長。傳感器的輸出與環(huán)境的爆炸危險直接 相關(guān), 在安全檢測領(lǐng)域是一類主導(dǎo)地位的傳感器。 缺點: 在可燃性氣體范圍內(nèi), 無選擇性。 暗火工作,有引燃爆炸的危險。大部分元素有機蒸汽對傳感器都有中毒作用。 目前這種傳 感器的主要供應(yīng)商在中國、日本、英國(發(fā)明國) !目前中國是這種傳感器的最大用戶(煤 礦) ,也擁有最佳的傳感器生產(chǎn)技術(shù),盡管不斷有各種各樣的代理商在宣傳上干擾社會對這 種傳感器的認(rèn)識,但是畢竟,催化燃燒式氣體傳感器的主流制造商在國內(nèi)。 3、熱導(dǎo)池式氣體檢測儀 每一種氣體,都有自己特定的熱導(dǎo)率,當(dāng)兩個和多個氣體的熱導(dǎo)率 差別較大時,可以利用熱導(dǎo)元件,分辨其中一個組分的含量。這種傳感器已經(jīng)傳感器地用于 氫氣的檢測、二氧化碳的檢測、高濃度甲烷的檢測。 這種氣體傳感器可應(yīng)用范圍較窄,限 制因素較多。 這是一種老式產(chǎn)品,全世界各地都有制造商。
產(chǎn)品質(zhì)量全世界大同小異。 4、電化學(xué)式氣體檢測儀 它相當(dāng)一部分的可燃性的、有毒有害氣體都有電化學(xué)活性,可以被 電化學(xué)氧化或者還原。利用這些反應(yīng),可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學(xué)氣體傳感 器分很多子類: (1) 、原電池型氣體傳感器(也稱:加伏尼電池型氣體傳感器,也有稱燃 料電池型氣體傳感器,也有稱自發(fā)電池型氣體傳感器) ,他們的原理行同我們用的干電池, 只是,電池的碳錳電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例,氧在陰極被還原,電子通過 電流表流到陽極,在那里鉛金屬被氧化。電流的大小與氧氣的濃度直接相關(guān)。這種傳感器可 以有效地檢測氧氣、二氧化硫等。 (2) 、恒定電位電解池型氣體傳感器,這種傳感器用于 檢測還原性氣體非常有效, 它的原理與原電池型傳感器不一樣, 它的電化學(xué)反應(yīng)是在電流強 制下發(fā)生的,是一種真正的庫侖分析的傳感器。這種傳感器已經(jīng)成功地用于:一氧化碳、硫 化氫、 氫氣、 氨氣、 肼、 等氣體的檢測之中,是目前有毒有害氣體檢測的主流傳感器。(3) 、 濃差電池型氣體傳感器乙炔傳感器,具有電化學(xué)活性的氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè)氫氣報警器, 會自發(fā)形成濃差電動 勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關(guān),這種傳感器的成功實例就是汽車用氧氣傳感器、固體 電解質(zhì)型二氧化碳傳感器。
(4) 、極限電流型氣體傳感器,有一種測量氧氣濃度的傳感器 利用電化池中的極限電流與載流子濃度相關(guān)的原理制備氧(氣)濃度傳感器,用于汽車的氧 氣檢測,和鋼水中氧濃度檢測。 目前這種傳感器的主要供應(yīng)商遍布全世界,主要在德國、 日本、美國,最近新加入幾個歐洲供應(yīng)商:英國、瑞士等。中國在這個領(lǐng)域起步很早,但是 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程效果不佳。 5、 紅外線氣體檢測儀 大部分的氣體在中紅外區(qū)都有特征吸收峰, 檢測特征吸收峰位置的吸 收情況,就可以確定某氣體的濃度。 這種傳感器過去都是大型的分析儀器,但是近些年, 隨著以 MEMS 技術(shù)為基礎(chǔ)的傳感器工業(yè)的發(fā)展,這種傳感器的體積已經(jīng)由 10 升,45 公斤的 巨無霸,減小到 2 毫升(拇指大?。┳笥?。使用無需調(diào)制光源的紅外探測器使得儀器完全沒 有機械運動部件,完全實現(xiàn)免維護化。 紅外線氣體傳感器可以有效地分辨氣體的種類,準(zhǔn) 確測定氣體濃度。 這種傳感器成功的用于:二氧化碳、甲烷的檢測。 目前這種“傳感器” 的供應(yīng)商在歐洲!中國在這一領(lǐng)域目前是“半”空白! 6、 磁性氧氣檢測儀 這是磁性氧氣分析儀的核心, 但是目前也已經(jīng)實現(xiàn)了 “傳感器化” 進(jìn)程。 它是利用空氣中的氧氣可以被強磁場吸引的原理制備的。
這種傳感器只能用于氧氣的檢測,選擇性極好。 大氣環(huán)境中只有氮氧化物能夠產(chǎn)生微小的影響乙炔傳感器, 但是由于這些干擾氣體的含量 往往很少,所以,磁氧分析技術(shù)的選擇性幾乎是唯一的! 老牌工業(yè)產(chǎn)品,全世界各地都有 制造商。 (當(dāng)然我說的是作為一次儀表的氧氣分析儀,它在一定范圍內(nèi)可以被看作傳感器。 而以純粹傳感器形式生產(chǎn)的這種產(chǎn)品,是最近的事情。 ) 7、其他 近年來,隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),氣體傳感器技術(shù)也在不斷發(fā)生著相應(yīng)的革命。 氣體傳感器的種類也在隨著增添新丁。 但是,有些傳感器是否應(yīng)該列在氣體傳感器名下頗 有
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