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        便攜式氣體檢測儀原理有哪些
        欄目:便攜式氣體檢測儀 發布時間:2020-07-17

         
        便攜式氣體檢測儀常見傳感器的檢測原理有催化燃燒式、電化學式、pid光離子式、紅外式、半導體式等等。不同的傳感器適用于不同的檢測儀氣體或工況。下面艾伊科技針對便攜式氣體檢測儀原理進行一一講解各自區別。

        便攜式氣體檢測儀原理有哪些

        一、催化燃燒式

        催化燃燒式傳感器
        催化燃燒式傳感器是白金電阻表面制備耐高溫催化劑層,一定溫度下,可燃性氣體其表面催化燃燒,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函數。
         
        特點:
        1. 凡是可以燃燒,都能夠檢測;凡是不能燃燒,傳感器都沒有任何響應。當然這一句有很多例外,總來講上是成立。
        2. 催化燃燒式氣體傳感器輸出的電信號與被測可燃氣體濃度成正比,具有響應快速,壽命較長,受溫濕度影響小,價格低,靈敏度高的優點,是可燃氣檢測的主導位傳感器。
        3. 它只能檢測低于爆炸下限的可燃氣濃度,氣體濃度過高或長時間接觸低濃度氣體都會造成傳感器的靈敏度大幅度下降或損壞,正常情況下每半年須用標準氣體對傳感器進行一次校準。
        4. 當環境中存在含硅、氯、硫的化合物時,傳感器會發生中毒現象,使檢測的靈敏度嚴重降低甚至造成傳感器失效。
        5. 它檢測的可燃氣濃度值是環境中各種可燃氣濃度的綜合值,同時這個燃燒反應是一個需要有氧氣參加的反應,即被檢測環境中的氧氣含量不能太低,當氧氣含量低于16%時它的檢測值就會偏低,而在100%可燃氣濃度下,這種儀器的讀數將是0%LEL。這也是為什么要求在密閉空間測量中必須同時測量氧氣和LEL的原因。
        6. 催化燃燒傳感器可以對大部分的可燃氣體產生響應。特定氣體在測量橋上燃燒產生的熱量就反映了它的燃燒熱,而后者會隨各類物質性質改變。所以,不同物質即使在相同濃度下也會產生不同的儀器讀數。通常,較大的分子會產生更多的燃燒熱。另一方面,較小的分子更容易進入測量頭的燒結結構進行反應。催化燃燒式傳感器不適合于檢測“較重的”或者長鏈的烷烴,特別是高閃點的物質。此時使用光離子化檢測器可能是一個好的辦法。
         
         

        二、電化學式


        電化學式傳感器
        電化學傳感器通過電解液與被測氣體發生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學傳感器由傳感電極(或工作電極)和反電極組成,并由一個薄電解層隔開。傳感器中有三個電極包括工作電極、參比電極和對電極,是由對被測氣體具有催化作用的材料再加上電解液而制成的;它是利用待測氣體在電解液中工作電極上的電化學氧化過程,通過電子線路將電解液里的工作電極和參比電極恒定在一個適當的電位,在該電位下可以發生待測氣體的電化學氧化,由于氧在氧化和還原反應時所產生的電流與其濃度成正比,這樣通過測定電流的大小就可以確定待測氣體的濃度了。
         
        特點:
        1. 不同電化學氣體傳感器中所包含的不同成份決定了它可與相應的毒氣發生反應,因此電化學傳感器的檢測對象是一一對應的。
        2. 電化學傳感器受壓力變化的影響極小。然而,由于傳感器內的壓差可能損壞傳感器,因此整個傳感器必須保持相同的壓力。電化學傳感器對溫度也非常敏感,因此通常采取內部溫度補償。但最好盡量保持標準溫度。
        3. 電化學傳感器的壽命取決于幾個因素,包括要檢測的氣體和傳感器的使用環境條件。一般而言,規定的預期壽命為一至三年。在實際中,預期壽命主要取決于傳感器使用中所暴露的氣體總量以及其它環境條件,如溫度、壓力和濕度。
        4. 不同氣體可能會對同一電解液均發生反應,這就是氣體干擾現象。雖然電化學傳感器為單一檢測,但需查閱氣體交叉干擾表看現場是否有干擾性氣體。
         
         

        三、pid光離子式


        pid光離子式傳感器
        光離子氣體傳感器(Photo Ionization Detector,又被稱為PID傳感器)是一種具有極高靈敏度,用途廣泛的檢測器,可以檢測從極低濃度的10ppb到較高濃度的10000ppm(1%)的揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOC)和其它有毒氣體。光離子氣體傳感器(PID)是采用光離子電離氣體的原理進行氣體檢測的。 具體的說,就是使用離子燈產生的紫外光對目標氣體進行照射/轟擊,目標氣體吸收了足夠的紫外光能量后就會被電離,通過檢測氣體電離后產生的微小電流,即可檢測出目標氣體的濃度。
         
        特點:
        1. 光離子氣體傳感器(PID)對大多數有機物可產生響應信號。
        2. 絕大多數空氣成分(N2、O2和CO2)的光離子能量都高于離子燈所能提供的能量,所以空氣的成分是不會被檢測到的。因此,光離子氣體傳感器(PID)非常適合用來檢測環境氣體中的有機揮發物(VOCs),而且不受空氣的干擾,檢測精度可以達到ppb級別。
        3. PID可測量的物質范圍:(1)PID可以檢測大多數有機化合物:混合物、碳類化合物。具體包括:有一個苯環的芳香族化合物包括苯,甲苯,乙苯,二甲苯、酮和帶一個羥基的醛類化合物包括丙酮,甲基酮和乙醛、胺和碳氨及氮氨類化合物如二乙基胺、鹵代烴類化合物如三氯乙烯,全氯乙烯、硫化物如硫醇類,磺化物、不飽和鏈烴如丁二烯,異丁烯、醇類如異丙醇,乙醇、飽和鏈烴如丁烷,辛烷(2)PID無法檢測的物質:輻射、空氣(氮氣,氧氣,二氧化碳,水蒸汽)、有毒氣體(一氧化碳,氰化氫,二氧化硫)、天然氣(甲烷,乙烷)、酸類氣體(鹽酸,氫氟酸,硝酸)其它氟化物,臭氧、難揮發物:多氯聯苯,過氧化氫(PCBs),油脂。
         
         

        四、紅外式


        紅外傳感器
        非色散紅外原理NDIR傳感器是利用比爾-朗格紅外吸收定律,即不同氣體對特定波長的光有吸收,吸收的強度和氣體的濃度成正比來實現檢測。它是應用濾光片把紅外光分成所需要的一個很小波段的光譜線,被檢測的氣體對這個很小波段的光譜線吸收。這樣的傳感器一般包括:一個紅外發射光源、光通路(吸收區)、2個濾光片分光(1個檢測被測氣體需要的光譜波段、另1個作為不被被測氣體吸收的參比光譜波段)和接收轉換器幾個部分。
         
        特點:
        1. 可檢測co2、ch4等氣體。
        2. 紅外氣體傳感器和催化燃燒傳感器在氣體檢測儀行業都是用來檢測可燃氣體。兩者的區別在于催化燃燒因為能檢測各類可燃氣體而被廣泛應用,而紅外傳感器只能用于檢測儀烷烴類氣體,因此,在石化工廠、天然氣管道、煤礦等可能出現烷烴類氣體的場合更適合使用采用紅外氣體傳感器的氣體檢測儀來檢測。
        3. 紅外氣體傳感器檢測原理是采用物理光學進行氣體濃度檢測,測量范圍相對來說更大,不僅可以檢測低濃度烷烴氣體,更可以檢測高濃度的烷烴類可燃氣體。
        4. 對被測環境的氧氣濃度沒有要求,在缺氧的環境中也能正常工作,比如輸氣管道這種氧氣含量過低而無法適用催化燃燒傳感器的場所。
        5. 抗干擾性更強,不會受到硫化物等氣體的影響而導致中毒,且紅外氣體傳感器的使用壽命取決于光源的壽命,使用壽命更長。
        6. 缺點:價格極為昂貴,無法檢測單質氣體,容易受極端因素影響(機械振動和熱變化、壓力變化、水汽冷凝)。
         
         

        五、半導體式

        半導體式傳感器
        半導體式氣體傳感器是利用一些金屬氧化物半導體材料,一定溫度下,電導率環境氣體成份變化而變化原理制造。比如,酒精傳感器,就是利用二氧化錫高溫下遇到酒精氣體時,電阻會急劇減小原理制備。
         
        特點:
        1. 半導體式氣體傳感器可以有效用于: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、丙烯酸等很多氣體檢測。
        2. 這種傳感器成本低廉,大量應用于民用氣體檢測需求。
        3. 穩定性較差,受環境影響較大;尤其每一種傳感器選擇性都唯一,不宜應用于計量準確要求場所。
         

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