氣體檢測報(bào)警器的工作原理及傳感器類別
我們來談?wù)剼怏w檢測報(bào)警器的工作原理。通過傳感器將氣體濃度的變化轉(zhuǎn)化為電流或電壓的變化,通過信號采樣電路輸送到AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。單片機(jī)接收數(shù)字信號后,通過內(nèi)部算法計(jì)算當(dāng)前氣體濃度值。報(bào)警器結(jié)合實(shí)際氣體濃度值實(shí)現(xiàn)濃度顯示、報(bào)警等功能~20mA,RS485等接口將濃度信號輸出,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。氣體濃度變化是如何產(chǎn)生的???
可燃?xì)怏w:
當(dāng)可燃?xì)怏w與傳感器發(fā)生反應(yīng)時(shí),會在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)(無焰燃燒),產(chǎn)生的熱量會增加鉑絲的溫度,鉑絲的電阻率會發(fā)生變化。可燃?xì)怏w濃度由加熱后的電阻變化來測量。
有毒氣體:
當(dāng)有毒氣體與傳感器發(fā)生反應(yīng)時(shí),然后疏水屏障層到達(dá)電極表面。被測氣體在工作電極上發(fā)生氧化或還原反應(yīng)。與被測氣體濃度成正比的電阻將在正極和負(fù)極流動。
傳感器的具體類型是什么?讓我們來介紹一下。主要包括催化燃燒傳感器、電化學(xué)傳感器、半導(dǎo)體傳感器、紅外傳感器和光離子傳感器(PID)等。
一. 催化燃燒氣體傳感器的特點(diǎn)
催化燃燒傳感器屬于高溫傳感器,常用于可燃?xì)怏w報(bào)警。
利用催化燃燒的熱效應(yīng)原理,測量橋由檢測元件和補(bǔ)償元件組成。在一定溫度條件下,可燃?xì)怏w在檢測元件載體表面和催化劑的作用下無火焰燃燒,載體溫度升高,通過其內(nèi)部鉑絲電阻相應(yīng)升高,使平衡橋失去平衡,輸出與可燃?xì)怏w濃度成正比的電信號。通過測量鉑絲的電阻變化的大小,就知道可燃性氣體的濃度。
催化燃燒傳感器的特點(diǎn):
1.全程準(zhǔn)確,線性輸出
2.可檢測多種可燃?xì)怏w
3.性價(jià)比高
4.工作時(shí)需要足夠的氧氣
5.成熟的氣體防爆檢測技術(shù)
二. 電化學(xué)傳感器的特點(diǎn)
電化學(xué)傳感器是一種有毒的精密傳感器傳感器類型常用于西安氣體檢測報(bào)警器。
電化傳感器由擴(kuò)散透氣膜、高活性點(diǎn)擊和酸性電解質(zhì)組成。它通常由三極(工作電極、電極、參考電極)和電解質(zhì)組成。氣體在工作電極上發(fā)生氧化或還原反應(yīng),并對電極發(fā)生相應(yīng)的半反應(yīng)。與測量氣體濃度成正比的電流將在正極和負(fù)極之間流動。通過測量電流變化的大小,我們可以知道有毒氣體的濃度。
一些型號的傳感器還有第四個(gè)電極,即輔助電極,用于消除工作電極上的交叉干擾。
電化學(xué)傳感器的特點(diǎn):
1.對ppm濃度有敏感反應(yīng)
2.全程準(zhǔn)確,線性
3.對目標(biāo)氣種有更好的選擇性
4.電解質(zhì)被酒精或揮發(fā)性油污染
5.一些傳感器容易受到溫度和濕度突變的影響
三. 半導(dǎo)體傳感器的特點(diǎn)
半導(dǎo)體傳感器屬于廣譜傳感器,分為電阻式和非電阻式。利用半導(dǎo)體接觸氣體時(shí)電阻或功能函數(shù)的變化來檢測氣體。
電阻式采用SnO2、ZnO制備金屬氧化材料,包括多孔燒結(jié)、厚膜、薄膜等。
非電阻氣體傳感器利用氣體吸附和反應(yīng)引起的功能變化來檢測氣體??煞譃榻饘?半導(dǎo)體結(jié)二極管傳感器MOS二極管傳感器和MOS FET型傳感器。
半導(dǎo)體傳感器的特點(diǎn):
1.對PPM濃度有靈敏反應(yīng),線性度差
2.性價(jià)比高
3.對目標(biāo)氣種沒有選擇性
4.只能用于氣體的定性檢測
5.易受溫度和濕度的影響
四. 紅外傳感器的特點(diǎn)
屬于精密傳感器,具有較好的測量針對性。
紅外傳感器是基于不同氣體的特定振動頻率,只吸收進(jìn)入氣腔測量氣體特定波長的紅外光,通過相同頻率的紅外輻射吸收,產(chǎn)生特征吸收帶,獲得紅外譜圖,可用于確定未知化合物。從而比較吸收前后的紅外光強(qiáng)度值,計(jì)算氣體濃度值。
紅外傳感器的特點(diǎn):
1.不需要氧氣,不會中毒
2.低功耗(相對催化燃燒傳感器)
3.精度穩(wěn)定
4.氫氣無法檢測,乙炔和二硫化碳
5.容易受溫度和壓力的影響
五. 光離子傳感器(PID)及特點(diǎn)??
光離子傳感器(PID)利用燈泡發(fā)射高能紫外線,進(jìn)入空氣室的目標(biāo)氣體分子被電離成帶正負(fù)電荷的離子和電子,帶電氣態(tài)的離子和電子在電場作用下分別遷移到正負(fù)電極,產(chǎn)生的電流與被離子氣體濃度成正比。
PID燈泡:
電離能的單位是電子伏特(eV),典型的燈泡型號是:9.8;10.6;11.7 eV
電離能(IP):
定義:電離電子所需能量的氣體
氣體電離的大小決定了它是否被氣體電離決定了PID所檢測
燈泡的選擇非常重要
光離子傳感器(PID)的特點(diǎn):
1.燈泡壽命不需要氧氣 hours<10000 hours
2.在ppb-ppm敏感檢測范圍內(nèi)
3.快速響應(yīng)氣體分子無損檢測(2-3秒)
4.量程內(nèi)呈線性
5.無選擇性檢測VOC
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