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气体传感器选择

选择气体检测产品的首要挑战之一是确定您需要哪种气体传感器类型。
 
传感器技术有其局限性,并不适用于所有气体类型或应用。 
 
了解用于检测气体的各种传感器技术的属性将支持您的产品选择决策。为气体监测选择正确的传感器类型涉及对许多因素的评估:目标气体,成本,传感器放置,环境条件(温度/湿度),氧含量,功耗和交叉干扰
 

那么有哪些类型的气体传感器技术?

 
电化学传感器
电化学传感器最常用于识别和测量ppm级别的特定有毒气体,以及氧气的体积百分比水平(%vol)。
 
电化学传感器可用于监测多种有毒气体。最常见的气体是:
 
优点 - 电化学传感器可在很宽的温度范围内使用(通常为-20°至+ 50°C)。通常,电化学传感器是紧凑的,具有长寿命(1 - 3年),需要很少的功率并且响应良好。 更奇特的气体传感器,如氟化氢(HF),可能只有  12-18个月。
 
缺点 - 尽管传感器设计为特定于每种气体,但通常存在与其他气体的交叉干扰。
 
校准 - 针对已知浓度的目标气体进行常规校准(通常在一次性气瓶中可用)对于传感器响应的稳定性和准确性是必要的。 
 
总的来说,电化学传感器为有毒气体的常规监测和体积氧气存在百分比提供了非常好的性能,可用于便携式和固定式气体探测器。
 
催化珠(Pellistor)传感器
催化传感器代表了当今制造的大量气体检测装置。催化传感器也被称为催化珠传感器,是用于检测和测量0-100%LEL(爆炸下限)的可燃气体和蒸汽(例如甲烷)的最常用技术。可以配置相同的催化珠传感器以在体积的0-5%的范围内检测甲烷。催化珠技术也用于检测可燃气体,如碳氢化合物,是一种经过验证的氢测量技术。
 
可靠的催化传感器用于便携式和固定式气体检测系统,用于可燃气体测量。
 
催化传感器由两个包裹在铂丝线圈中的珠子组成 - 参考珠子和活性珠子,两个珠子之间有一个热障。当可燃气体与活性催化剂珠上的催化表面接触时,该点检测器的工作原理起作用。结果,产生热量。由此导致的催化剂珠粒的温度升高引起电阻的变化。阻力的变化与气体浓度的测量有关。 
 
优点 - Pellistors通常非常可靠。它们对温度和湿度影响不太敏感,具有可重复的性能,并且相对稳定,使用寿命长达3 - 5年。
 
缺点 - 对于可能氧气浓度低于10%体积的环境中的可燃气体监测应用或会污染传统催化珠传感器的高水平污染物,我们建议使用红外传感器。但是,它容易受到某些气体的中毒或抑制,这可能会降低其灵敏度或损坏传感器而无法恢复。更常见的毒物和抑制剂是铅,硅,磷和硫。此外,催化传感器具有高能耗,这决定了便携式探测器中的功率要求。 
 
红外传感器
非色散红外传感器,通常简称为红外传感器(IR),可在各种温度,潮湿条件下工作,并可在惰性气氛中成功运行。
 
IR传感器的工作原理可以使红外光在两个波长处通过样气进行打开和关闭。两个光源(参考光束和样品光束)沿光路引导,然后通过样气。设定一个波长以吸收待检测的样气,而另一个波长不吸收。两束光然后反射回来,然后通过气体样品返回并进??入装置。在这里,探测器比较光信号光束并可以测量气体浓度。
 
红外(IR)探测器可以是点式或开放式路径,主要用于便携式和固定式气体检测仪器中0-100%vol,二氧化碳,甲烷和一氧化氮的碳氢化合物蒸汽。
 
对于点检测器,光束长度很短(厘米)。对于开路传感器,红外光源是一个强大的窄光束,照亮光源和探测器之间的空间。 
 
使用上述可燃气体检测的红外传感器的另一个好处是,每个红外传感器还设计用于检测0-5%体积的二氧化碳(CO 2)。
 
优点 - 可以在惰性气氛中检测气体(很少或不存在氧气)。它们不易受毒物影响,并且可以对特定目标气体非常特异。IR传感器与催化型传感器相比具有许多优点,因为响应速度快,维护成本低并且不受已知毒物的影响。
 
缺点 - 在可能遇到氢气或乙炔的应用中应注意,因为红外传感器不会检测到这些气体。
 

PID传感器

PID传感器用于检测挥发性有机化合物(VOC),如苯 - /甲苯/二甲苯,氯乙烯和己烷,水平非常低/高灵敏度(亚ppm级) 
 
PID适用于检测整组有害物质。该探测器的使用和范围取决于UV灯的能量。
 
PID可以测量非常低浓度的VOC,从ppb(十亿分之一)到10,000ppm(百万分之一/ 1%体积)。最常见的灯泡额定值为9.8eV,10.6eV和11.7eV。 
 
10.6eV是最常用的灯泡,因为它具有2 - 3年的使用寿命,并提供广泛的VOC气体检测
 
9.8eV PID灯需要最低功率并具有最长寿命,但仅限于可检测到的VOC数量。
 
因此,只有在需要检测高于10.6eV光谱的VOC时才应使用11.7eV灯
 
探测器快速灵敏,但湿度可能会影响读数。这些探测器很小,可以手持。这些传感器的预期寿命为1 - 3年。 
 
PID技术的优点包括快速响应时间和优异的保质期
 
缺点是PID受传感器漂移和湿度影响,使校准要求比其他常见的气体探测器要求更高。传感器寿命很差。
 
 
 

导热系数

传感器由两个元件组成,两个元件均由线圈组成。将元件加热至约250℃的操作温度。热量从元素传递到周围的气体。传递的热量取决于气体的热导率。
 
多年来,热导率传感器一直用于测量%LEL范围以上的可燃气体和泄漏检测的仪器。热导率传感器主要用于便携式气体泄漏检测器。
 
优点 - 导热系数传感器不需要氧气运行,也不易受毒害影响。
 
缺点 - 一个缺点是它不能测量具有与参考气体(即氮气)类似的热导率的气体。
 
 
 

火焰离子化检测器(FID)

火焰离子化检测器是用于检测碳氢化合物和其他易燃化合物的分析装置。FID非常灵敏,可在各种可燃气体中提供线性响应。火焰离子化检测器的电离能较低并且具有较大的扩散,导致对所有气态烃如甲烷和乙烷的响应,直至并包括最重的燃料油。
 
由于响应因子有限,FID读数可以更好地表示实际气体浓度,而PID则没有。FID的技术方面比PID稍微复杂一些,因为电离样品需要氢气,并且它必须具有高纯度。
 
更换或填充氢气筒是一种需要培训的高压操作。但是,校准的频率要求较低,而PID需要校准和零点调整才能在现场进行测量以补偿背景条件。由于该技术的性质,火焰电离检测器倾向于被考虑用于专门的应用并且比其他检测装置更昂贵。
 
 
 

金属氧化物传感器(MOS)

有多种MOS传感器可用于检测可燃气体,氯化溶剂和一些有毒气体,如一氧化碳和硫化氢。MOS传感器,也称为固态,本质上是非特异性的,因此在大气危害未知的应用中非常有用。MOS传感器的输出随气体浓度呈对数变化。这限制了传感器的精度和传感器的整体测量范围。
 
氧气浓度,湿度和温度的变化也会影响传感器的性能。虽然MOS传感器的成本相对较低,但传感器的稳定性和可重复性较差。由于元件的加热,功耗很高,这限制了该传感器在便携式设备中的使用。MOS传感器通常用于低成本,硬连线的固定气体检测系统。
 
 
 

比色(颜色变化)

比色技术允许对特定气体的气体检测降至非常低的水平(包括ppb)。
 
它也被称为papertape技术,用于测量各种有毒物质,包括一氧化碳,氯,二异氰酸酯,氟,硫化氢和光气。
 
应用包括半导体制造,航空航天,特种化学品和工业研究实验室。
 
气体检测管是与上述任何传感器完全不同的测量原理。其他干扰气体的交叉敏感性不同意味着这是验证电子探测器显示的浓度的最终方式。 通过这种方式,您可以排除大多数交叉敏感性,以确保无危险的工作环境。对于大多数气体检测管,测量时不需要氧气,检测管通常可以检测极低和高测量范围内的气体,而其他气体传感器由于超量程或不敏感而无法到达。
 
 
 

自动校准系统

许多公司已经发现自动校准站或全功能仪器管理系统的便利性和成本节省。
 
这些仪器对接系统可实现自动功能或“碰撞”测试,校准,电池充电,记录保存,数据仓库和仪器管理。成功的验证和同事的接受支持自动化车队管理,计划的仪器维护,万无一??失的记录保存以及相关的责任减少的好处。
 
 
 

传感器和校准

到目前为止,还没有用于传感器自校准的电子方法,可以校正液滴,冲击或极端暴露于气体或温度的影响。
 
当您考虑典型的工业环境以及将气体探测器带入密闭空间的多个工人时,您会发现它们很可能会被碰撞或掉落,或被强烈的气体撞击。这些因素会影响传感器以尽可能最大的精度对气体起反应的能力。
 
定期仪器校准的重要性对于防止读数不准确至关重要。使用已知浓度的测试气体,将仪器读数与气体的实际浓度进行比较,然后如果它们不匹配则对读数进行调整。
 
如今,大多数直读式仪器需要定期校准,作为程序的一部分,其中包括对公司车队中所有气体探测器进行冲击测试和完全校准的计划。
 
 
 
以下一氧化碳(CO)传感器名称之间的区别是什么?CO,CO高和双CO / H 2 S?
一氧化碳(CO)对可能存在有毒CO气体的环境中工作人员构成了巨大威胁。CO传感器存在于工人使用的气体探测器中,以保护自己免受CO造成的危险。并非所有的CO传感器都是相同的。虽然大多数CO传感器基于相同的电化学,但是存在许多不同类型的CO传感器。
 
了解每种传感器类型的不同类型和特定优缺点对于为您的应用选择合适的CO传感器至关重要。
 
在  标准CO传感器  是最常用的CO传感器类型。虽然它将测量CO并且通常包括硫化氢(H 2 S)过滤器以消除H 2 S交叉干扰,但它易受来自其他气体的交叉干扰,最明显的是氢气(H 2)。使用标准CO传感器时,请考虑设施中存在其他气体的可能性,这些气体可能会干扰此传感器的读数。
 
另一件需要考虑的是传感器的测量范围。标准的CO传感器可测量高达1,000或1,500 ppm(百万分之一),这对于矿山和救援应用或钢铁行业来说可能不够高。这导致我们进入CO高范围传感器。
 
在  CO高  或  CO高范围  传感器被用于工业,如采矿或矿山救援和钢更常用。该传感器不是典型的1,000或1,500 ppm的测量范围,而是能够测量浓度为9,999 ppm的一氧化碳。
 
所述  双CO / H 2小号传感器 常用来检测CO。该传感器是既一氧化碳传感器加上硫化氢传感器的组合,用两个传感器被构建在一个壳体中。
 
双CO / H 2 S传感器通常用于使用三个传感器插槽检测四种气体或使用五个传感器插槽检测六种气体。虽然这对于实现更小尺寸的气体监测器非常方便和有用,但请记住,由于该传感器必须允许两种气体扩散到其中,因此它不包括H 2 S过滤器。在这种情况下,在气体探测器尺寸和传感器对H 2 S 的交叉敏感性之间存在折衷。
 

选择CO传感器时有三个注意事项;

 
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