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氣體探測(cè)儀的主要作用是有泄露或危險(xiǎn)將要發(fā)生時(shí)，提醒有關(guān)人員采取相關(guān)措施保護(hù)在現(xiàn)場(chǎng)工作的人員，生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及周圍環(huán)境。如果你能正確地選擇所使用的探測(cè)器，你將使它們表現(xiàn)得更好。目前有許多種氣體探測(cè)技術(shù)可幫助今天的工業(yè)來保護(hù)人類和生產(chǎn)，當(dāng)然，每一種技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。從以下最流行的技術(shù)中我們將看出沒有單一“最好的方法”，而只有根據(jù)你的實(shí)際情況由多種技術(shù)組合成的最好的氣體探測(cè)系統(tǒng)。

氣體探測(cè)器主要是由傳感器和相關(guān)電路組成。傳感器是整個(gè)探測(cè)器的關(guān)鍵部位，它是決定其可靠性的重要因素之一。目前有以下幾種氣體探測(cè)技術(shù)：電化學(xué)技術(shù)，催化燃燒技術(shù)，化學(xué)紙帶技術(shù)，固態(tài)金屬氧化物技術(shù)，紅外技術(shù)，以及光電離技術(shù)等等。

電化學(xué)技術(shù)與催化燃燒技術(shù)

不同電化學(xué)氣體傳感器中所包含的不同成份決定了它可與相應(yīng)的毒氣發(fā)生反應(yīng)；測(cè)量頭可測(cè)量反應(yīng)所產(chǎn)生的電流并將其轉(zhuǎn)換成氣體濃度值（PPM或PPB）。催化傳感器在涂有催化劑的小球上“無焰燃燒”可燃性氣體；測(cè)量頭可測(cè)量電阻的變化并通過A/D轉(zhuǎn)換，顯示變化相應(yīng)的讀數(shù)。一般以爆炸下限作為滿量程。

由于電化學(xué)型和催化燃燒型測(cè)量頭相對(duì)較低的成本，它們通常被用于“源點(diǎn)”（即泄漏有可能發(fā)生的地方）處的測(cè)量。因而對(duì)泄漏的反應(yīng)迅速并可連續(xù)探測(cè)。另外，由于沒有可移動(dòng)部件，所以不會(huì)造成機(jī)械故障。

但是，這兩種類型的傳感器也有缺點(diǎn)：一些氣體傳感器不但對(duì)與之相應(yīng)的氣體（即它們按照設(shè)計(jì)應(yīng)該反應(yīng)的氣體）反應(yīng)，而且對(duì)其他氣體（干擾氣體）也發(fā)生反應(yīng)，因此有必要注意在設(shè)計(jì)和安裝過程中避免將這些傳感器用在有可能有干擾氣體存在的地方。傳感器需要定期標(biāo)定，通常為三個(gè)月一次（視不同品牌，工作環(huán)境，工作狀態(tài)等因素的影響）；傳感器在使用1到3年后通常需要更換（視不同品牌，工作環(huán)境，工作狀態(tài)等因素的影響）。另外，有些品牌的傳感器使用的是電解溶液，這就需要定期填充電解液。

化學(xué)紙帶技術(shù)

化學(xué)紙帶技術(shù)是用經(jīng)過化學(xué)浸泡的紙帶去探測(cè)有毒氣體。這種紙帶非常象石蕊試紙當(dāng)遇到某種相應(yīng)的氣體時(shí)會(huì)改變顏色；紙帶機(jī)通過光電管測(cè)量，分析紙帶顏色的變化，并將其轉(zhuǎn)換成氣體濃度值。

這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，作為顏色變化反應(yīng)的結(jié)果，紙帶機(jī)提供的是氣體泄漏的物理證據(jù)（相反,電化學(xué)型，催化燃燒型，固態(tài)金屬氧化物型油漆檢測(cè)儀，和紅外型測(cè)量頭僅僅輸出4～20mA的信號(hào)）。特別是它們也受干擾氣體的影響，但要比電化學(xué)型，固態(tài)金屬氧化物型的影響小，因此比它們更具專一性。另外，紙帶機(jī)比電化學(xué)型能探測(cè)更多的氣體。

紙帶機(jī)的缺點(diǎn)是：它們只能用于有毒氣體的探測(cè)而不能探測(cè)象氫氣等的可燃性氣體。由于紙帶機(jī)價(jià)格昂貴，所以通常被置于中心位置并通過采樣管與各個(gè)測(cè)量點(diǎn)相連；每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的氣樣被依次泵吸過來。因此在氣體泄漏和探測(cè)之間存在著顯著的時(shí)間滯后現(xiàn)象，而且依次泵吸可導(dǎo)致探測(cè)儀表忽略一些氣體泄漏。另外，活潑氣體（像HF，Cl2，HCl，和NH3）很容易被吸附到采樣管上而導(dǎo)致探測(cè)儀表無法“看見”氣體泄漏。機(jī)械故障也總是紙帶機(jī)的一個(gè)問題（紙盒驅(qū)動(dòng)軋住了，光學(xué)鏡頭臟了，泵壞了，過濾器堵塞了以及流量不穩(wěn)定），所以需要定期的預(yù)防性維護(hù)。光學(xué)系統(tǒng)的定期標(biāo)定也是必要的。制造商建議每半年要更換一次紙帶，雖然這是一個(gè)簡(jiǎn)單的過程，但紙帶的購(gòu)買和處理確是十分昂貴的。

固態(tài)金屬氧化物技術(shù)

固態(tài)金屬氧化物傳感器是由金屬氧化物（通常為氧化錫）制成的，通過改變電阻來反應(yīng)氣體的存在；測(cè)量頭測(cè)量電阻的變化并將其轉(zhuǎn)換為濃度。

固態(tài)金屬氧化物傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：它們有很長(zhǎng)的壽命，通常為10年。它們能探測(cè)的氣體范圍非常廣，甚至包括電化學(xué)型和紙帶機(jī)所不能探測(cè)的氣體。因?yàn)樗鼈兿喈?dāng)便宜，所以通常被用于“源點(diǎn)”處的探測(cè)，而且對(duì)泄漏的反應(yīng)迅速并可連續(xù)探測(cè)。它們沒有可導(dǎo)致機(jī)械故障的可移動(dòng)部件。

雖然固態(tài)金屬氧化物傳感器能夠探測(cè)很多種氣體且靈敏度高，但是它們的選擇性很差，因此“誤報(bào)警”的機(jī)率要明顯高于其他技術(shù)。另外，當(dāng)它們不暴露于被探測(cè)氣體一段時(shí)間后，固態(tài)金屬氧化物傳感器將被氧化并進(jìn)入“睡眠”狀態(tài)，這意味著它們對(duì)真正的氣體泄漏不發(fā)生反應(yīng)。而且固態(tài)金屬氧化物傳感器提供的是非線性輸出，因此要比具有線性輸出的電化學(xué)傳感器的標(biāo)定困難的多，所需時(shí)間也長(zhǎng)。

紅外技術(shù)

傅立葉變換型紅外（FTIR）儀表是利用分光光度技術(shù)探測(cè)氣體的。當(dāng)紅外光通過樣氣時(shí)被樣氣吸收，該儀表通過分析其吸收光譜來決定它的組成。

到目前為止，毫無疑問FTIR在通常的應(yīng)用中是最精確的氣體技術(shù)，它具有良好的靈敏度和極低的誤報(bào)警。沒有消耗備件，因此后期維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他技術(shù)。但是，由于價(jià)格昂貴，F(xiàn)TIR通常被置于中心位置并通過采樣管與各個(gè)測(cè)量點(diǎn)相連；每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的氣樣被依次泵吸過來。因此在氣體泄漏和探測(cè)之間存在著顯著的時(shí)間滯后現(xiàn)象。

另外，象紙帶機(jī)一樣，活潑氣體（像HF，Cl2，HCl，和NH3）很容易被吸附到采樣管上而導(dǎo)致探測(cè)儀表無法“看見”氣體泄漏。機(jī)械故障也是FTIR儀表的一個(gè)問題：旋轉(zhuǎn)光閘損耗或軋住了，泵壞了。

兩波長(zhǎng)紅外吸收技術(shù)

兩波長(zhǎng)紅外吸收儀表是根據(jù)碳?xì)浠衔锏臍怏w和蒸氣在電磁光譜中的紅外區(qū)域可吸收一定波長(zhǎng)紅外能量的原理制成的。所謂兩波長(zhǎng)，即參考波長(zhǎng)，碳?xì)浠衔镌诖瞬ㄩL(zhǎng)不吸收紅外能量；測(cè)量波長(zhǎng)，碳?xì)浠衔镌诖瞬ㄩL(zhǎng)強(qiáng)烈吸收紅外能量。如果有碳?xì)浠衔镌跍y(cè)量區(qū)域內(nèi)，那么在測(cè)量檢波器上測(cè)到的紅外能量將低于參考檢波器上的。儀表通過測(cè)量?jī)烧叩牟顏斫o出碳?xì)浠衔餁怏w和蒸氣的濃度。

它是在FTIR技術(shù)-分析-實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，更適合于職業(yè)防護(hù)和工作現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。相比于催化燃燒型，它反應(yīng)速度極快；沒有催化燃燒型的中毒現(xiàn)象；準(zhǔn)確度不受碳?xì)浠衔餁饬魉俣鹊挠绊?；測(cè)量范圍最低0～1000ppm，最高可達(dá)0～100%v/v；由于它在測(cè)量中不需要氧氣-空氣，所以可應(yīng)用于惰性氣體環(huán)境。

它通過使用不可移動(dòng)部件，可不受振動(dòng)和沖擊的影響；使用防塵罩，防濺罩和鏡面加熱技術(shù)，使之可用于十分的惡劣環(huán)境；非損耗型電子循環(huán)紅外光源，壽命至少有4年；除燈外，所有部件無老化現(xiàn)象；測(cè)量頭通過定期自檢，具有自動(dòng)報(bào)告故障的特性；標(biāo)定可每6個(gè)月進(jìn)行一次；因此比FTIR技術(shù)顯著降低了后期維護(hù)費(fèi)用并降低了誤報(bào)警的可能性。

由于紅外波長(zhǎng)的限制，它只適用于具有碳－氫鍵的碳?xì)浠衔?，而不能探測(cè)CS2，H2，CO，NH3等氣體，而且象乙炔和苯這樣的碳?xì)浠衔镆膊荒芴綔y(cè)。因此相比于催化燃燒型傳感器，它更適用于具有長(zhǎng)鏈的碳?xì)浠衔?。雖然其開始投資價(jià)格昂貴，但總體價(jià)格要低于催化燃燒技術(shù)。

光電離技術(shù)（PID）

光電離傳感器利用紫外光電離氣體分子，并用于探測(cè)易揮發(fā)有機(jī)化合物。

特制的紫外燈產(chǎn)生紫外光輻射能，氣體分子受到紫外光輻射而電離。測(cè)量頭將此時(shí)測(cè)量到的紫外光輻射能轉(zhuǎn)化為氣體濃度。這種紫外光輻射能的單位為電子伏。標(biāo)準(zhǔn)的紫外光源有8.4eV，9.6 eV，10.6 eV和11.7 eV。而最通常的是10.6 eV，因?yàn)樗墓庠锤Y(jié)實(shí)。11.7 eV的光源是鋰的氟化物，它較軟，易碎。光電離技術(shù)可探測(cè)那些氣體電離勢(shì)能在紫外光源輻射能量水平之下的氣體。例如，苯的光電離勢(shì)能是9.24 eV，所以可用9.6 eV，10.6 eV 和11.7 eV 的光源。

PID傳感器的優(yōu)勢(shì)是良好的靈敏度和快速反應(yīng)。這種測(cè)量頭可以對(duì)許多低濃度的氣體快速反應(yīng)。由于PID傳感器不會(huì)受到高濃度氣體的傷害，所以通常被用于決定使用何種個(gè)體防護(hù)裝備。

PID傳感器的缺點(diǎn)是選擇性。PID只可以探測(cè)那些氣體光電離勢(shì)能低于光源輻射水平的氣體。由于光源需要經(jīng)常清洗，儀表需要經(jīng)常標(biāo)定以確保準(zhǔn)確性。

傳感器如何工作

電化學(xué)型氣體探測(cè)有許多優(yōu)點(diǎn)，并被認(rèn)為是在需要?dú)怏w探測(cè)的地方所使用的最好的技術(shù)。絕大多數(shù)電化學(xué)有毒氣體傳感器是基于同樣的原理制造的。但是，不同制造商生產(chǎn)的傳感器存在著顯著的不同。假設(shè)氣體探測(cè)系統(tǒng)對(duì)你的設(shè)施十分重要，你最好就要了解這些不同，以及這種技術(shù)通常的局限性。

電化學(xué)傳感器通常有三個(gè)主要部件：電極（一個(gè)或多個(gè)涂有催化劑的電極），電解液和可滲透性的薄膜。氣體通過薄膜擴(kuò)散進(jìn)來，在電解液-催化劑交界處發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電流。

測(cè)量頭測(cè)量所產(chǎn)生的電流并將其轉(zhuǎn)換成氣體濃度。因?yàn)獒尫懦龅碾娮訑?shù)量與氣體濃度成比例，所以傳感器的輸出是線性的。

傳感器的壽命

傳感器的壽命由許多因素決定，包括熱，濕度氣體探測(cè)儀，粉塵和累加的氣體暴露。在正常工作狀況下，傳感器的壽命最少應(yīng)該有一年，在很多情況下可達(dá)到三年。短時(shí)間暴露于高濃度的氣體將影響傳感器在近期內(nèi)的表現(xiàn)，甚至影響傳感器的壽命。

雖然傳感器的輸出是線性的，但反應(yīng)時(shí)間是一個(gè)對(duì)數(shù)函數(shù)。通過薄膜擴(kuò)散進(jìn)來的第一個(gè)氣體分子在反應(yīng)中將產(chǎn)生一個(gè)非常迅速的變化；當(dāng)傳感器的輸出達(dá)到了實(shí)際環(huán)境中的氣體濃度時(shí)，反應(yīng)的變化速率慢慢降低。最好的傳感器的反應(yīng)曲線看起來非常象一個(gè)階梯函數(shù)；而最壞的看起來更象一條直線。反應(yīng)曲線倒過來決定了傳感器在暴露于氣體之后的恢復(fù)時(shí)間。

制造商通常定義一段時(shí)間，例如10分鐘氣體探測(cè)儀，作為傳感器達(dá)到它的最大輸出時(shí)所需要的時(shí)間。傳感器的T90是它達(dá)到這個(gè)值的90%時(shí)所需要的時(shí)間；T50是達(dá)到50%時(shí)所需要的時(shí)間。這兩個(gè)數(shù)越低，傳感器的表現(xiàn)就越好。

預(yù)熱周期

絕大多數(shù)電化學(xué)傳感器需要對(duì)傳感器的電極維持一個(gè)固定的偏差。這個(gè)偏差是傳感器表現(xiàn)好壞的關(guān)鍵因素之一；使用它之后，電解液通常需要時(shí)間去達(dá)到平衡。對(duì)大多數(shù)傳感器來說，預(yù)熱周期為4～8個(gè)小時(shí)。然而，一些制造商生產(chǎn)的傳感器具有維持這個(gè)偏差的內(nèi)置電池，從而縮短了預(yù)熱時(shí)間。

因?yàn)殡娀瘜W(xué)傳感器通常被標(biāo)定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不可能恢復(fù)為最初的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，所以“準(zhǔn)確度”對(duì)電化學(xué)傳感器來說是個(gè)使人誤解的名詞。而通常使用最多的表現(xiàn)測(cè)量狀況的是線性、重復(fù)性和靈敏度。傳感器的線性和重復(fù)性按照標(biāo)準(zhǔn)的定義。被認(rèn)為是最低探測(cè)度（MDL）的靈敏度通常被定義為傳感器固有本底噪聲的3倍。

漂移和干擾

所有電化學(xué)傳感器都有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。但這通常是一個(gè)長(zhǎng)期的現(xiàn)象汽油檢測(cè)儀，而且可通過定期的標(biāo)定充分補(bǔ)償它。干擾氣體而不是目標(biāo)氣體導(dǎo)致傳感器發(fā)生反應(yīng)確是用戶關(guān)心的短期現(xiàn)象；而這種現(xiàn)象通常被誤認(rèn)為是零點(diǎn)漂移。因?yàn)楦蓴_氣體與電解液的組分有關(guān)，所以不能消除其對(duì)傳感器的影響。但是，在許多實(shí)際應(yīng)用中（例如氣柜）它們又不是個(gè)問題－不存在干擾氣體。對(duì)于其他的應(yīng)用，制造商可提供一些過濾裝置阻擋某種干擾氣體（例如H2S或HCl）進(jìn)入傳感器。在設(shè)計(jì)和安裝過程中仔細(xì)安置氣體探測(cè)裝置也可避免氣體干擾的問題。

濕度和氣流

傳感器中的電解液通常是吸濕的，這就意味著電解液中的水傾向于與周圍空氣中的水達(dá)到平衡。因?yàn)樗请娀瘜W(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部分，所以在非常干（和非常熱）的地區(qū)氣體探測(cè)儀，傳感器的壽命將會(huì)縮短。類似的，在具有持續(xù)高濕的環(huán)境中也會(huì)縮短傳感器的壽命。一些制造商為解決這些問題生產(chǎn)出用于干燥或潮濕環(huán)境中的具有特殊配方的傳感器?？焖俳?jīng)過傳感器表面的氣流（通常大于1升/分鐘）能夠改變氣體擴(kuò)散的性質(zhì)，從而影響傳感器的性能。另外，高的空氣速度可使傳感器更快的風(fēng)干從而縮短其壽命。一些制造商通過提供控制流經(jīng)傳感器表面氣流速度的裝置來解決這些問題。

對(duì)于任何一種儀表，定期維護(hù)是保持您的氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)永遠(yuǎn)處于良好運(yùn)行狀態(tài)的保證。標(biāo)定，零備件等費(fèi)用超過了儀表本身的費(fèi)用，代表了您的主要投資，通常是設(shè)備初期投資的兩倍。

因此，您需要從供貨商了解的最重要的問題是維持整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的費(fèi)用：標(biāo)定需要多長(zhǎng)時(shí)間，幾年需要更換一次傳感器，以及其它維持整個(gè)系統(tǒng)的費(fèi)用。

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