氣體檢測儀-技術原理百科知識
#氣體檢測儀#氣體檢測儀是一種專門針對氣體安全濃度檢測的儀器,它工作原理主要是通過將氣體傳感器采集的物理或者化學非電信號轉化為電信號,再通過外部電路對以上電信號整流、濾波等處理,并通過這些處理以后的信號控制相應的模塊實現(xiàn)氣體的探測。不過氣體檢測儀的核心是內(nèi)置傳感器部件,它根據(jù)檢測氣體的不同,其區(qū)分的檢測技術原理也是不一樣的,例如氣體檢測儀常見技術原理有催化燃燒、電化學、紅外、PID、熱傳導、光學波導等原理,那小伙伴可知道他們之間有什么功能特性的不同呢?下面儀康儀器帶大家詳細來了解一番!
氣體檢測儀技術原理說明
1.催化燃燒技術原理
催化燃燒氣體檢測儀技術原理,它是采用惠斯通電橋的原理,由檢測元件和補償元件配對組成電橋的一個臂,遇可燃性氣體時檢測元件敏感體表面發(fā)生無焰燃燒,敏感體溫度升高,感溫材料電阻增加,橋路輸出電壓變大,該電壓變化量隨氣體濃度增加而成正比例增加,根據(jù)測定電橋輸出信號的變化量大小就可以判定檢測氣體的濃度。
優(yōu)點:催化燃燒氣體檢測儀具有輸出信號線性好、指數(shù)可靠、價格低廉、與其他非可燃氣體無交叉干擾等特點。
2.半導體技術原理
半導體氣體檢測儀技術原理,它利用被測氣體的吸附作用改變半導體的電導率,通過電流變化的比較激勵報警電路。 半導體式傳感器在測量時受到環(huán)境的很大影響,因此輸出線性不穩(wěn)定。半導體傳感器由于其反應非常靈敏,目前廣泛使用的領域是測量氣體的微泄漏現(xiàn)象。
3.電化學技術原理
電化學氣體檢測儀,它是通過傳感器與被測氣體發(fā)生反應并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。被測氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應,然后是憎水屏障,最終到達電極表面。其次允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應,以形成充分的電信號,同時防止電解質漏出傳感器。穿過屏障擴散的氣體與傳感電極發(fā)生反應,傳感電極可采用氧化機理或還原機理。
這些反應由針對被測氣體而設計的電極材料進行催化,通過電極間連接的電阻器,與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負極間流動。測量電流即可確定氣體濃度。
優(yōu)點:電化學氣體檢測儀耗電小、線性和重復性好、壽命長以及良好的挑選性和高靈敏度等特點,目前幾乎廣泛應用于實驗室領域,電化學氣體傳感器是通過檢測電流來檢測氣體的濃度,目前電化學氣體檢測儀是檢測有毒有害氣體最常見和最成熟的檢測技術。
4.紅外線技術原理
紅外線氣體檢測儀技術原理,它是是依據(jù)朗伯-比爾定律,其物理定律是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時,其吸光度與吸光物質的濃度及吸收層厚度成正比。紅外線氣體檢測儀常用的紅外線波長為2~12μm,簡單說,紅外線氣體檢測儀原理就是將待測氣體連續(xù)不斷的通過一定長度和容積的容器,從容器可以透光的兩個端面中的一個端面?zhèn)冗吷淙胍皇t外光,然后在另一個端面測定紅外線的輻射強度,最后依據(jù)紅外線的吸收與吸光物質的濃度成正比就可知道被測氣體的濃度大小。
特點:紅外線氣體檢測儀具有很高的監(jiān)測靈敏度,PPM級氣體濃度有微小變化都能分辨出來。它測量范圍寬:可分析氣體上限達100%VOL,并且進行精細化處理后,還可以進行測量 ppb級氣體的分析。
紅外線氣體檢測儀一般主要適用于測甲烷、二氧化碳、二氧化氮、一氧化碳、二氧化硫、氨氣、乙醇、苯等氣體的檢測。還可以檢測絕大多數(shù)有機物(HC),有機揮發(fā)性混合物(VOC)等氣體。
5.PID技術原理
光離子PID氣體檢測儀技術原理,它是通過一個紫外光源,化學物質在它的激發(fā)下產(chǎn)生正、負離子就能被檢測器輕易探測到。當分子吸收高能紫外線時就產(chǎn)生電離,分子在這種激發(fā)下產(chǎn)生負電子并構成正離子。這些電離的微粒產(chǎn)生的電流通過檢測器的放大,就能在外表上顯現(xiàn)ppm級的濃度。這些離子通過電極后很快就重新組合到一同變成原來的有機分子。在此進程中分子不會有任何損壞。
優(yōu)點:光離子PID氣體檢測儀具有很高的靈敏度,它可以測量ppb水平的VOC,具有快速響應和快速響應時間。它可以測量大多數(shù)VOC和TVOC氣體。
6.熱傳導技術原理
熱傳導氣體檢測儀是一種新型測可燃氣體的檢測原理,它主要是通過測量混合氣體熱導率的變化量來實現(xiàn)分析被測氣體的濃度大小。通常熱傳導氣體傳感器導熱系數(shù)的差異通過電路轉化為電阻的變化,傳統(tǒng)的檢測方法是將待測氣體送入氣室,氣室的中心是熱敏元件,如熱敏電阻、鉑絲或鎢絲,加熱到一定溫度,把混合氣體熱導率的變化轉化為熱敏元件電阻的變化,電阻值的變化時比較容易精確測量出來的。
當待檢測氣體的熱導率高時,熱量將更容易從熱敏元件中消散,并且其電阻將減小;可通過對熱敏元件電阻的測量便可得知混合氣體熱導率的變化量,從而可分析出被測氣體的濃度大小。
優(yōu)點:熱傳導氣體檢測儀一般廣泛用于測可燃易爆性氣體,或者也是可以適用測個別一些有毒有害氣體,其優(yōu)點一是檢測范圍大,最高能檢測氣體濃度達到100%VOL,其優(yōu)點二具有較高的穩(wěn)定性和可靠性,工作穩(wěn)定性好、使用壽命長、不存在容易發(fā)生老化的問題。
熱傳導氣體檢測儀技術原理廣泛適用檢測高濃度甲烷、氫氣、乙炔、丙烷、氦氣、光氣、氬氣、笑氣等氣體。
7.光學波導技術原理
光學波導氣體檢測儀技術原理,它是通過玻璃光波導面固定對某一種被測氣體有選擇性響應的敏感試劑,來制作的薄膜光波導氣體傳感器。首先利用離子交換法可以制備出折射率平穩(wěn)變化的光波導,然后通過玻璃基板表面附近結合比較弱的或可移動的離子與玻璃表面的半徑較小離子進行交換,可以形成折射率略高于基板的導波。
接著將篩選具有一定選擇性的敏感材料,通過旋轉甩涂法或者提拉法固定在玻璃光波導表面,制作薄膜玻璃光波導傳感元件,將薄膜玻璃光波導傳感元件安裝在光波導檢測系統(tǒng)中對氣體進行檢測,當敏感層與被測氣體相互按觸時,氣敏改變敏感薄膜的光學參數(shù),進而引起臨近波傳播模式的改變,導致輸出光強度的變化。最終光學波導氣體檢測儀的輸出光強度變化程度,與被測氣體濃度有關,因此,檢測輸出光強度的變化就可以獲得被測氣體濃度的有關信息。
優(yōu)點:光學波導氣體檢測儀具有精度高、穩(wěn)定性強、抗干擾能力強、分辨率等特點,能夠實時對空氣中的PPM級氣體分子進行捕捉,并實時反饋監(jiān)測數(shù)值。其唯一的缺點就是產(chǎn)品的成本會比較高,可能對于各行業(yè)的應用上并不多。
光學波導氣體檢測儀一般適用檢測一氧化氮、二氧化氮、臭氧、硫化氫、氨氣、一氧化碳、二氧化硫、三甲胺、氯氣、氯化氫、氯化氫等等氣體。
8.激光技術原理
激光氣體檢測儀技術原理,它是一種基于可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)的傳感器,TDLAS是Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy的縮寫,激光氣體檢測儀主要是利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性,通過調制激光器的波長,使激光器的波長掃描過被測氣體分子的吸收峰,從而基于朗伯比爾(Lambert-Beer)定律,使氣體分子對被調制的激光進行吸收,從而根據(jù)吸收量實現(xiàn)對氣體分子濃度的測量。