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气体传感器的认知

 发布时间:2021-01-14 点击量:368

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分。

气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置!气体传感器一般被归为化学传感器的一类,尽管这种归类不一定科学。

概述    "气体传感器"包括:半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器等。

特性    气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。接下来了解一下气体传感器的主要特性:

1、稳定性

稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。

2、灵敏度

灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-oldlimitvalue)或爆炸限(LEL-lowerexplosivelimit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。

3、选择性

选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

4、抗腐蚀性

抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。

气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性充分发挥。

选择    根据测量对象与测量环境

根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。 要进行-个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。

灵敏度的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的于扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

响应特性 (反应时间)

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有-定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点 (稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。

线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上,任何传感器都不能保证的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来方便。

优缺

优点:红外气体传感器及仪器应用广泛,适用于监测近乎各种易气体。具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。并在未来逐步成为市场主流。

缺点:由于正在处于起步阶段,技术壁垒高,市场占有率低,规模化生产程度低,造成成本高。

电化学气体传感器

电化学方式的气体传感器常用的有两种

( 1 )恒电位电解式传感器

是将被测气体在特定电场下电离,由流经的电解电流测出气体浓度,这种传感器灵敏度高,改变电位可选择的检洌气体,对毒性气体检测有重要作用。

( 2) 原电池式气体传感器

在KOH电解质溶液中,Pt -Pb或Ag -Pb 电极构成电池,已成功用于检测O2,其灵敏度高,缺点是透水逸散吸潮,电极易中毒。

选用技巧    有害气体检测的气体传感器的一大作用,有害气体的检测有两个目的,一是测爆,第二是测毒。所谓测爆是检测危险场所可燃气含量,超标报警,以避免爆炸事故的发生;测毒是检测危险场所有毒气体含量,超标报警,以避免工作人员中毒。

有害气体有三种情况:无毒或低毒可燃,第二、不燃有毒,第三、可燃有毒。针对这三种不同的情况,一般我们选择传感器需要选择不同的气体传感器。例如测爆选择可燃气体检测报警仪,测毒选择有毒气体检测报警仪等。其次我们需要选择气体传感器的类型,一般有固定式和便携式。生产或贮存岗位长期运行的泄漏检测选用固定式气体传感器;其他象检修检测、应急检测、进入检测和巡回检测等选用便携式气体传感器。

气体传感器类型有成百上千种,针对不同的气体传感器可能有不同的选用技巧,客户在选择气体传感器的时候如果自己不是很清楚可以咨询传感器厂家的技术人员,让他们为你选择合适的气体传感器,或者请传感器技术人员上面勘察以便更好的选择气体传感器。

制药、化工行业95%以上都是酸性条件(环境),传统的传感器的氧气传感器都是碱性传感器,碱性电解质在酸性条件下不仅要参与氧气的反应,还要参与酸碱中和,加速传感器的消耗,甚至产生电解反应,导致传感器爆炸、漏液等。

Safem    南京赛弗美科技氧气传感器组件抗酸能力强,在酸性条件下不参与酸碱反应,很大程度上增加传感器的使用寿命。内置独立芯片,标定数据可存储于组件内(等同于1台不带显示的变送器),满足危险区域非现场操作,即插即用。

 

 

 

南京赛弗美科技有限公司主营:可燃气体泄漏报警仪,智能可燃气体报警器,固定式氮气检测仪

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