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人类气体检测仪的发展历程

 发布时间:2020-06-23 点击量:76

在发现有害气体对人体健康的影响后,气体泄漏检测方法成为人们关注的焦点。在现代电子传感器出现之前,早期的探测方法依赖于不那么精确的探测器。在整个19世纪和20世纪初,煤矿工人将金丝雀带进隧道,作为早期探测系统,以防止威胁生命的气体,如二氧化碳、一氧化碳和甲烷。

金丝雀,通常是一种很会唱歌的鸟,如果不把它从这些气体中移走,它就会停止歌唱并最终死亡,这是矿工们迅速离开矿井的信号。

 

工业时代的气体探测器的滥觞是火焰安全灯(或戴维灯),是由英国的汉弗莱·戴维爵士在1815年发明的,用于探测地下煤矿中甲烷的存在。火焰安全灯由在新鲜空气中调节到特定高度的油灯组成。为了防止点燃与灯火焰被包含在一个玻璃套筒与网状火焰阻火器。火焰高度的变化取决于甲烷的存在(较高)或氧气的缺乏(较低)。时至今日,在世界某些地区,火焰安全灯仍在使用。

 

气体检测的现代时代开始于1926-1927年,随着奥利弗·约翰逊博士的催化燃烧(LEL)传感器的发展。约翰逊博士是加州标准石油公司(现在的雪佛龙公司)的雇员,他开始研究和开发一种检测空气中可燃混合物的方法,以帮助防止燃料储罐爆炸。1926年开发了一个示范模型,称为A型。1927年,随着B型的发布,实用的“电蒸气指示器”表开始生产。

 

世界上率先成立的气体检测公司,约翰逊-威廉姆斯仪器(或J-W仪器)是在1928年在帕洛阿尔托,CA由奥利弗约翰斯顿博士和菲尔威廉姆斯成立。J-W仪器被公认为硅谷电子公司的滥觞。在接下来的40年里,J-W仪器开创了许多现代气体检测的“滥觞”,包括使仪器更小和更便携,发展便携式氧探测器以及组合仪器的滥觞,可以检测可燃气体/蒸汽以及氧气。

 

20世纪80年代和90年代的家用电子一氧化碳探测器出现之前,人们用注入了化学物质的纸张来检测一氧化碳的存在,纸张接触气体后会变成棕色。从那时起,许多电子技术和设备被开发出来,用于检测、监测和警报各种气体的泄漏。

 

随着电子气体传感器成本和性能的提高,它们已被纳入更广泛的系统。它们在汽车上的应用最初是为了控制发动机排放,但现在气体传感器也可以用于确保乘客的舒适度和安全性。二氧化碳传感器被安装在建筑物中,作为需求控制通风系统的一部分。先进的气体传感器系统正在被研究用于医疗诊断、监测和治疗系统,远远超出了它们最初在手术室的用途。一氧化碳和其他有害气体的监测仪和报警器越来越多地用于办公室和家庭使用,在一些司法管辖区也成为了法定要求。

 

最初,探测器是用来探测单一气体的。现代的装置可以探测到几种有毒或可燃气体,甚至是混合气体。更新的气体分析仪可以分解来自复杂香气的成分信号,同时识别几种气体金属氧化物半导体传感器(MOS传感器)在20世纪90年代被引入。已知最早的MOS气体传感器是由G. Sberveglieri, G. Faglia, S. Groppelli, P. Nelli和A. Camanzi在1990年证明的。MOS传感器从此成为重要的环境气体探测器。

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