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气体检测仪的种类有哪些?

 发布时间:2020-07-01 点击量:107

气体检测仪可以根据操作机制(半导体,氧化,催化,光电离,红外等)进行分类。气体检测仪分为两种主要形式:便携式气体检测仪和固定式气体检测仪。

便携式气体检测仪用于监测人员周围的环境,可以手持或戴在衣服或皮带/线束上。这些气体检测仪通常由电池供电。当检测到危险的蒸气水平时,它们会通过声音和可见信号(例如警报和闪烁的灯光)传输警告。

固定式气体检测仪可用于检测一种或多种气体类型。固定类型的检测仪通常安装在工厂或控制室或要保护的区域(例如住宅卧室)的过程区域附近。通常,工业传感器安装在固定型低碳钢结构上,并且电缆将检测仪连接到SCADA系统以进行连续监控。紧急情况下可以激活跳闸互锁。

 

电化学

 

主条目:电化学气体传感器

电化学气体检测仪的工作原理是允许气体通过多孔膜扩散到电极上,在电极上被化学氧化或还原。产生的电流量取决于在电极上被氧化的气体量。制造商可以通过更改多孔壁垒来定制电化学气体检测仪,以检测特定的气体浓度范围。而且,由于扩散屏障是物理/机械屏障,因此检测仪在传感器的整个使用期间趋于更加稳定和可靠,因此与其他早期检测仪技术相比,所需维护更少。

但是,传感器容易受到腐蚀性元素或化学污染,并且可能需要1-2年就要更换。电化学气体检测仪可用于多种环境,例如炼油厂,燃气轮机,化工厂,地下气体存储设施等。

 

催化磁珠(电阻)

催化珠传感器通常用于测量浓度在爆炸下限(LEL)和爆炸上限(UEL)之间时有爆炸危险的可燃气体。含铂丝线圈的活性和参考磁珠位于惠斯通电桥电路的相对臂上,并被电加热到几百摄氏度。活性磁珠包含一种催化剂,该催化剂可使可燃化合物氧化,从而进一步加热磁珠,并改变其电阻。主动和被动磁珠之间的电压差与存在的所有可燃气体和蒸气的浓度成正比。

采样的气体通过烧结的金属熔块进入传感器,当将仪器带入包含可燃气体的气氛时,该金属熔块提供了防止爆炸的屏障。丸剂可测量所有可燃气体,但它们对较小的分子更敏感,这些较小的分子会更快地扩散通过烧结矿。可测量的浓度范围通常为几百ppm至几体积百分比。这样的传感器既便宜又坚固,但是需要在大气中进行最少百分之几的氧气测试,并且可能被诸如硅酮,无机酸,氯化有机化合物和硫化合物之类的化合物中毒或抑制。

 

光电离

光电离检测仪(PID)使用高光子能量紫外线灯将采样气体中的化学物质电离。如果该化合物的电离能低于灯光子的电离能,则会发射出电子,并且产生的电流与该化合物的浓度成比例。普通灯的光子能量包括10.0 eV10.6 eV11.7 eV。标准的10.6 eV灯可持续使用数年,而11.7 eV灯则通常仅使用数月,并且仅在没有其他可用选件时才使用。可以检测到范围从几ppb到几千ppm的多种化合物。按灵敏度降低的顺序可检测的化合物类别包括:芳族化合物和烷基碘;烯烃,硫化合物,胺,酮,醚,烷基溴化物和硅酸酯;有机酯,醇,醛和烷烃; H2SNH3PH3和有机酸。对空气的标准成分或无机酸没有反应。 PID的主要优点是其出色的灵敏度和易用性;主要限制是测量值不是特定于化合物的。最近,已经引入了带有预过滤管的PID,这些PID增强了对这类化合物(如苯或丁二烯)的特异性。固定式,手持式和微型服装固定式PID广泛用于工业卫生,危险品和环境监测。

 

红外点

主条目:红外点传感器

红外(IR)点传感器使用穿过已知体积的气体的辐射。根据特定气体的特性,传感器光束的能量会在某些波长处被吸收。例如,一氧化碳吸收的波长约为4.2-4.5μm。将这个波长的能量与吸收范围之外的波长进行比较;这两个波长之间的能量差与存在的气体浓度成正比。

这种类型的传感器是有利的,因为不必将其放置在气体中即可对其进行检测,并且可以用于遥感。红外点传感器可用于检测碳氢化合物和其他红外活性气体,例如水蒸气和二氧化碳。红外传感器通常在废水处理设施,精炼厂,燃气轮机,化工厂以及存在易燃气体且存在爆炸可能性的其他设施中找到,遥感功能允许监视大量空间。

发动机排放是研究IR传感器的另一个领域。该传感器可以检测到车辆尾气中的一氧化碳或其他异常气体含量高,甚至可以与车辆电子系统集成以通知驾驶员。

 

红外成像

主条目:热像仪

红外图像传感器包括主动和被动系统。对于主动感测,IR成像传感器通常在场景的视场中扫描激光,并寻找特定目标气体吸收线波长处的反向散射光。被动红外成像传感器可测量图像中每个像素的光谱变化,并寻找表明目标气体存在的特定光谱特征。可以成像的化合物类型与可以使用红外点检测仪检测到的化合物类型相同,但是图像可能有助于识别气体来源。

 

半导体

半导体传感器,也称为金属氧化物半导体传感器(MOS传感器),通过气体与传感器直接接触时发生的化学反应来检测气体。二氧化锡是半导体传感器中用的材料,与传感器接触时,传感器中的电阻会降低。在空气中,二氧化锡的电阻通常约为50kΩ,但在存在1%的甲烷的情况下,电阻可降至3.5kΩ。

电阻的这种变化用于计算气体浓度。半导体传感器通常用于检测氢气,氧气,酒精蒸汽和有害气体,例如一氧化碳。半导体传感器见的用途之一是在一氧化碳传感器中。它们还用于呼吸测定仪。因为传感器必须与气体接触才能检测到气体,所以半导体传感器的工作距离比红外点或超声波检测仪短。

MOS传感器可以检测不同的气体,例如一氧化碳,二氧化硫,硫化氢和氨气。自1990年代以来,MOS传感器已成为重要的环境气体检测仪。

 

超音波

超声波气体泄漏检测仪本身不是气体检测仪。它们检测到压缩气体通过小孔在低压区域膨胀时产生的声发射(泄漏)。他们使用声学传感器来检测其环境背景噪声的变化。由于大多数高压气体泄漏会在25 kHz10 MHz的超声波范围内产生声音,因此传感器能够轻松地将这些频率与20 Hz20 kHz的可听范围内的背景声噪声区分开。然后,当超声波与背景噪声的正常状况存在偏差时,超声波气体检测仪会发出警报。超声波气体检测仪无法测量气体浓度,但是该设备能够确定逸出气体的泄漏率,因为超声波的水平取决于气体压力和泄漏的大小。

超声波气体检测仪主要用于户外环境中的遥感,在这种情况下,天气条件可以轻松散逸逸出的气体,然后使其到达需要与气体接触以检测并发出警报的泄漏检测仪。这些检测仪通常在海上和陆上石油/天然气平台,气体压缩机和计量站,燃气轮机电厂以及其他容纳大量室外管道的设施中找到。

 

全息

全息气体传感器使用光反射来检测包含全息图的聚合物膜基质的变化。由于全息图会反射某些波长的光,因此其组成的变化会产生彩色反射,表明存在气体分子。但是,全息传感器需要照明源(例如白光或激光)以及观察器或CCD气体检测仪。

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