检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,
按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃
烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、
红外式传感器、PID 光离子化传感器等,以下简单阐述各种传感器的
原理及特点。
金属氧化物半导体式传感器
金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导
体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传
感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式
传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微
漏现象。
催化燃烧式传感器
催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原
理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可
燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,
感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻
值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期
电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。
定电位电解式气体传感器
定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,
在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解
式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、
对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的
隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施
加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作
电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平
衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。
迦伐尼电池式氧气传感器
隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对
氧气透过性良好的、厚 10~30μm 的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内
侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或
容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢
氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金
属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个
反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已
日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。
红外式传感器
红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗
中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,
成本高。
PID 光离子化气体传感器
PID 由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电
极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,
在电极间形成电流,经放大输出信号。PID 具有灵敏度高,无中毒问
题,安全可靠等优点。