可燃?xì)怏w和有毒氣體常用傳感器原理

傳感器壽命：電化學(xué)原理大于2-3年，氧氣2年或6年可選，紅外原理5-10年，催化燃燒3年、熱導(dǎo)5年

目前，可燃?xì)怏w探測(cè)器常用的傳感器有：催化燃燒傳感器、半導(dǎo)體傳感器；

有毒氣體檢測(cè)儀常用的傳感器有：電化學(xué)傳感器、紅外傳感器和PID光離子傳感器。

下面就為大家一一介紹著幾種傳感器各自的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)

  催化燃燒傳感器 

催化燃燒式傳感器是可燃?xì)怏w探測(cè)器常用的傳感器類型，它的工作原理是基于一個(gè)惠斯通電橋的結(jié)構(gòu)。在它的測(cè)量橋上涂有催化物質(zhì)，它在整個(gè)的測(cè)量過(guò)程中是不被消耗的。即使在空氣中氣體和蒸氣濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LEL（爆炸濃度下限）時(shí)，它們也會(huì)在這個(gè)橋上發(fā)生催化燃燒反應(yīng)。測(cè)量時(shí)，要在參比和測(cè)量電橋上施加電壓使之加熱從而發(fā)生催化反應(yīng)，這個(gè)溫度大約是500℃或者更高。正常情況下，電橋是平衡的，V1 = V2，輸出為零。如果有可燃?xì)怏w存在，它的氧化過(guò)程（無(wú)焰燃燒）會(huì)使測(cè)量橋被加熱，溫度增加，而此時(shí)參比橋溫度不變。電路會(huì)測(cè)出它們之間的電阻變化，V2 > V1，輸出的電壓同待測(cè)氣體的濃度成正比。

 催化燃燒式傳感器的優(yōu)點(diǎn)：  壽命較長(zhǎng)（一般3年）、線性度好、溫度范圍寬、適用于LEL（可燃?xì)怏w爆炸濃度下限）之下的檢測(cè)。 

催化燃燒式傳感器的缺點(diǎn)：  需有氧檢測(cè)、受環(huán)境的影響較大（中毒或抑制），需定期校正。  

半導(dǎo)體傳感器  半導(dǎo)體傳感器也是可燃?xì)怏w探測(cè)器和有毒氣體檢測(cè)儀常用的傳感器。它的全稱是“金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器（MOS）”，它既可以用于檢測(cè)PPM級(jí)的有毒氣體也可以用于檢測(cè)百分比濃度的易燃易爆氣體。

MOS傳感器由一個(gè)金屬半導(dǎo)體（比如SnO2)構(gòu)成，在清潔空氣中，它的電導(dǎo)很低，而遇到還原性氣體，比如一氧化碳或可燃性氣體，傳感元件的電導(dǎo)會(huì)增加，從而引起電流變化觸發(fā)報(bào)警電路。通過(guò)控制傳感元件的溫度，可以對(duì)不同的物質(zhì)有一定的選擇性。 

半導(dǎo)體傳感器的優(yōu)點(diǎn)：  價(jià)格便宜、靈敏度高、能檢測(cè)到ppm。 

半導(dǎo)體傳感器的缺點(diǎn)：  線性度差，只能作為定性的檢測(cè)；受溫濕度影響較大。  

電化學(xué)傳感器  電化學(xué)傳感器常用于有毒氣體檢測(cè)儀，一般由三極（傳感電極、計(jì)數(shù)電極、參比電極）及電解液構(gòu)成。被測(cè)氣體在傳感電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，計(jì)數(shù)電極相對(duì)于參比電極產(chǎn)生正、負(fù)電位差，電流的變化與被測(cè)氣體濃度成正比，就形成了較寬的線性測(cè)量范圍。 

電化學(xué)傳感器的優(yōu)點(diǎn)：  體積小、耗電量小、性能穩(wěn)定、線性度好、選擇性好、分辨率可以達(dá)到0.1ppm。 

電化學(xué)傳感器的缺點(diǎn)：  壽命較短（一般為1-2年）且一出廠就開(kāi)始工作、受溫濕度影響較大、抗干擾能力差。

紅外傳感器  紅外傳感器是基于特定的分子只能吸收特定頻率的紅外輻射，當(dāng)紅外輻射通過(guò)傳感腔中的特定化合物時(shí)，只有那些頻率相符的紅外輻射被吸收，從而產(chǎn)生特征吸收帶，得到一個(gè)紅外譜圖，就像“指紋”一樣，可以用來(lái)確定未知的化合物。表示吸收的有兩種方式：透射比和吸收比，它們的關(guān)系是：吸收比 = log (1/透過(guò)比)。紅外幅射包含很廣的光譜含量。當(dāng)該幅射與氣體分子相互作用時(shí)，部分能量的頻率與氣體分子的自振頻率相同，這些能量會(huì)被吸收，而剩余的能量會(huì)被透射。由于氣體分子吸收該幅射，分子會(huì)獲取能量并產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氣體分子溫度上升，溫度上升與氣體濃度成正比，檢測(cè)器會(huì)檢測(cè)到這種溫度上升。另一方面，氣體分子在特定波長(zhǎng)吸收的幅射會(huì)導(dǎo)致源能量強(qiáng)度下降。這種幅射能量下降也會(huì)作為信號(hào)被檢測(cè)。 

紅外傳感器的優(yōu)點(diǎn)：  能檢測(cè)CO2、氟里昴等催化傳感器無(wú)法檢測(cè)的物質(zhì)；壽命長(zhǎng)，能達(dá)到十年（取決于紅外光源）；允許無(wú)氧工作，不會(huì)中毒、無(wú)需樣正，適用于地下環(huán)境監(jiān)測(cè)。 

紅外傳感器的缺點(diǎn)：  結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、功耗較大。  

光離子傳感器（PID）  光離子傳感器（PID）是利用高能紫外燈發(fā)射紫外線作為能源，移除目標(biāo)氣體分子的一粒電子產(chǎn)生帶電荷的碎片（離子）。此過(guò)程產(chǎn)生與目標(biāo)氣體濃度成比例的電流。  向指定的分子移除一粒電子的能量稱為離化電位 (或 IP)。紫外燈所發(fā)出的能量必須高于分子的 IP，離化檢測(cè)器才能檢測(cè)到此物質(zhì)的存在。 

光離子傳感器（PID）優(yōu)點(diǎn)：  靈敏度高、分辨率高，可以檢測(cè)PPM級(jí)的VOC及有毒氣體。適用于檢測(cè)如煤油等很難擴(kuò)散通過(guò)LEL傳感器的防火屏蔽金屬網(wǎng)等的 “較重的”碳?xì)浠衔铩?/span> 

光離子傳感器（PID）缺點(diǎn)：  價(jià)格昂貴、受溫濕度影響大、易被污染  不能檢測(cè)：放射性氣體，空氣(N2, O2, CO2, H2O)，常見(jiàn)毒氣(CO, HCN, SO2)，天然氣(甲烷、乙烷、丙烷等)，酸性氣體(HCl, HF, HNO3)，氟力昂氣體，臭氧，非揮發(fā)性氣體等。 

可燃?xì)怏w檢測(cè)的是C-H鏈的熱值，檢測(cè)的是混合物，其原理大部分采用催化燃燒，部分有半導(dǎo)體的，還有紅外原理的；毒性探測(cè)器的選擇性較好，針對(duì)專一氣體，如一氧化碳、硫化氫等，一般是電化學(xué)傳感器。   有毒氣體報(bào)警器一般情況下檢測(cè)毒氣，以PPM為計(jì)量單位 可燃?xì)怏w報(bào)警器檢測(cè)可燃?xì)怏w，以%LEL 為計(jì)量單位

①核心部件氣體傳感器的不同：可燃?xì)怏w報(bào)警器使用的是催化燃燒式氣體傳感器；有毒氣體報(bào)警器使用的是電化學(xué)式有毒氣體專用傳感器。     ②顯示濃度單位不同：可燃?xì)怏w報(bào)警器顯示單位為%LEL；有毒氣體報(bào)警器顯示單位為PPM。     ③檢測(cè)的空間范圍不同：可燃?xì)怏w報(bào)報(bào)警器檢測(cè)半徑為7.5m左右，有毒氣體報(bào)警器檢測(cè)半徑在1.5m左右。

在規(guī)定條件下， 傳感器校準(zhǔn) 曲線與 擬合直線間的（ΔYmax）與滿 量程輸出（Y）的百分比，稱為線性度（線性度又稱為“ 非線性誤差”），該值越小，表明線性特性越好