《气体检测原理》PPT课件.ppt

气体传感器检测原理气体传感器检测原理气体传感器的种类气体传感器的种类 气体传感器如从检测原理上分，大体上可分为三大类：气体传感器如从检测原理上分，大体上可分为三大类：利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等 ；利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等；式等；利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固体电解质式等隔膜离子电极式、固体电解质式等。根据危害，我们将有毒有害气体分为可燃气体和有毒气体两大类。由于它们根据危害，我们将有毒有害气体分为可燃气体和有毒气体两大类。由于它们性质和危害不同，其检测手段也有所不同。性质和危害不同，其检测手段也有所不同。可燃气体是石油化工等工业场合遇到最多的危险气体，它主要是烷烃可燃气体是石油化工等工业场合遇到最多的危险气体，它主要是烷烃等有机气体和某些无机气体。等有机气体和某些无机气体。有关可燃气的常识如下：有关可燃气的常识如下：1、爆炸三要素爆炸三要素 可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件 一定浓度的可燃气体，一定浓度的可燃气体，一定量的氧气一定量的氧气 足够热量点燃它们的火源足够热量点燃它们的火源 三个条件缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和爆炸。三个条件缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和爆炸。当可当可燃气体（蒸汽、粉尘）和氧气混合并达到一定浓度时，遇具有一定温度的火源就会发燃气体（蒸汽、粉尘）和氧气混合并达到一定浓度时，遇具有一定温度的火源就会发生爆炸。我们把可燃气体遇火源发生爆炸的浓度称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限，生爆炸。我们把可燃气体遇火源发生爆炸的浓度称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限，一般用一般用%表示。表示。2 2、爆炸浓度极限、爆炸浓度极限必须有足够的气体或蒸汽存在时才可能发生爆炸，但过多的气体又会使氧气被取代而必须有足够的气体或蒸汽存在时才可能发生爆炸，但过多的气体又会使氧气被取代而无法支持燃烧。因此，若想发生燃烧，则对气体浓度的上限和下限都有所要求，这些无法支持燃烧。因此，若想发生燃烧，则对气体浓度的上限和下限都有所要求，这些限制被称为爆炸下限（限制被称为爆炸下限（LELLEL：Lower Explosive LimitLower Explosive Limit）和爆炸上限（）和爆炸上限（UELUEL：Upper Upper Explosive LimitExplosive Limit）。）。实际上，这种混合物也不是在任何混合比例上都会发生爆炸而要有一个浓度范围。如实际上，这种混合物也不是在任何混合比例上都会发生爆炸而要有一个浓度范围。如下图所示的阴影部分。当可燃气体浓度低于下图所示的阴影部分。当可燃气体浓度低于LELLEL时（可燃气体浓度不足）和其浓度高于时（可燃气体浓度不足）和其浓度高于UELUEL时（氧气不足）都不会发生爆炸时（氧气不足）都不会发生爆炸。可燃性气体检测原理可燃性气体检测原理催化燃烧式检测原理催化燃烧式检测原理 它的原理是一个双路电桥（一般称作惠斯通电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝它的原理是一个双路电桥（一般称作惠斯通电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种易燃气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种易燃气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥的电阻就会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定比例，通的电阻就会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定比例，通过仪表的电路系统和微处理机计算出可燃气体的浓度。过仪表的电路系统和微处理机计算出可燃气体的浓度。CO/H2S气体检测原理气体检测原理检测无机气体最为普遍、技术相对成熟、综合指标最好的方法是定电位电解式方法，检测无机气体最为普遍、技术相对成熟、综合指标最好的方法是定电位电解式方法，也就是我们常说的电化学传感器也就是我们常说的电化学传感器 ：电化学传感器的构成是：将两个反应电极电化学传感器的构成是：将两个反应电极-工作电极和对电极以及一个参比电极放置工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中（如下图如示），然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有在特定电解液中（如下图如示），然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。MSA MSA 毒气传感器采用此原理并且采用固态电解液有效的防止了电解液的渗漏。毒气传感器采用此原理并且采用固态电解液有效的防止了电解液的渗漏。氧气检测采用迦伐尼电池式。原理和定电位电解式方法一样，也是根据电解时所产生氧气检测采用迦伐尼电池式。原理和定电位电解式方法一样，也是根据电解时所产生的电流变化而检测气体浓度的。但是该传感器的本身就是电池，而不需要由外部提供的电流变化而检测气体浓度的。但是该传感器的本身就是电池，而不需要由外部提供电压，或设定特定的电位。电压，或设定特定的电位。红外线气体传感器红外线气体传感器红外线气体传感器对气体的检测，具有选择性检测的特点，常用于红外线气体传感器对气体的检测，具有选择性检测的特点，常用于CO，CH4，CO2等等气体，其电信号的获得主要利用电容微音器，由于测量气体的气室比较长，所以其构气体，其电信号的获得主要利用电容微音器，由于测量气体的气室比较长，所以其构造显得比较大，近年由于半导体技术的发展和系统的改进，红外线气体传感器的体积造显得比较大，近年由于半导体技术的发展和系统的改进，红外线气体传感器的体积已大为缩小。已大为缩小。O2气体检测原理气体检测原理光电离检测原理光电离检测原理PID（Photoionization Detector）原理）原理 光电离探测器光电离探测器(PID)(PID)使用一只紫外灯泡电离被检测的化合物。使用一只紫外灯泡电离被检测的化合物。样气中其电离电势小于样气中其电离电势小于或等于紫外灯能量的物质被电离，或等于紫外灯能量的物质被电离，电离产生电流电离产生电流,电离室内建立的电场迫使自由电子流电离室内建立的电场迫使自由电子流向收集尖端并将电流导入仪表放大器。仪表的软件系统将电流转化并以浓度报告出来。向收集尖端并将电流导入仪表放大器。仪表的软件系统将电流转化并以浓度报告出来。电流强度与气体化合物的浓度成正比电流强度与气体化合物的浓度成正比,浓度值以浓度值以 ppm ppm 显示在仪表上。显示在仪表上。