氣體檢測儀常見傳感器原理 1、 半導體式氣體檢測儀 半導體式氣體檢測儀是利用一些金屬氧化物半導體材料,在一定 溫度下,電導率隨著環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) 。 高質量的傳感器可以滿足工業檢測的需要。 缺點:穩定性較差,受環境影響較大;尤 其,每一種傳感器的選擇性都不是唯一的,輸出參數也不能確定。因此,不宜應用于計 量準確要求的場所。 目前這種傳感器的主要供應商在日本(發明者) ,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的工作, 但是始終沒有匯入主流! 中國在這個領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向以及社 會信息閉塞等原因,我國流行于市場的半導體式氣體傳感器性能質量都遠遜于日本產品, 相信,隨著市場進步,民營資本的進一步興起,中國產的半導體式氣體傳感器達到和超 越日本水平已經指日可待 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。
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。當然, 『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確,響應快速,壽命較長。傳感器的輸出與環境的爆炸危險直接 相關, 在安全檢測領域是一類主導地位的傳感器。 缺點: 在可燃性氣體范圍內, 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 感器的主要供應商在中國、日本、英國(發明國) !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技術,盡管不斷有各種各樣的代理商在宣傳上干擾社會對這 種傳感器的認識,但是畢竟,催化燃燒式氣體傳感器的主流制造商在國內。 3、熱導池式氣體檢測儀 每一種氣體,都有自己特定的熱導率,當兩個和多個氣體的熱導率 差別較大時,可以利用熱導元件,分辨其中一個組分的含量。這種傳感器已經傳感器地用于 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用范圍較窄,限 制因素較多。 這是一種老式產品,全世界各地都有制造商。
產品質量全世界大同小異。 4、電化學式氣體檢測儀 它相當一部分的可燃性的、有毒有害氣體都有電化學活性,可以被 電化學氧化或者還原。利用這些反應,可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學氣體傳感 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。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, 它的電化學反應是在電流強 制下發生的,是一種真正的庫侖分析的傳感器。這種傳感器已經成功地用于: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,具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩側氫氣報警器, 會自發形成濃差電動 勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關,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商:英國、瑞士等。中國在這個領域起步很早,但是 產業化進程效果不佳。 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 技術為基礎的傳感器工業的發展,這種傳感器的體積已經由 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 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” 的供應商在歐洲!中國在這一領域目前是“半”空白! 6、 磁性氧氣檢測儀 這是磁性氧氣分析儀的核心, 但是目前也已經實現了 “傳感器化” 進程。 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。 大氣環境中只有氮氧化物能夠產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,磁氧分析技術的選擇性幾乎是唯一的! 老牌工業產品,全世界各地都有 制造商。 (當然我說的是作為一次儀表的氧氣分析儀,它在一定范圍內可以被看作傳感器。 而以純粹傳感器形式生產的這種產品,是最近的事情。 ) 7、其他 近年來,隨著新技術的不斷涌現,氣體傳感器技術也在不斷發生著相應的革命。 氣體傳感器的種類也在隨著增添新丁。 但是,有些傳感器是否應該列在氣體傳感器名下頗 有
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