氣體傳感器是化學(xué)傳感器的一大門類,從工作原理、特性分析到測量技術(shù),從所用材料到制造工藝,從檢測對(duì)象到應(yīng)用領(lǐng)域,我們從幾個(gè)方面分析傳感器特性。
1、穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指傳感器在整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)基本響應(yīng)的穩(wěn)定性,取決于零點(diǎn)漂移和區(qū)間漂移。零點(diǎn)漂移是指在沒有目標(biāo)氣體時(shí),整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)傳感器輸出響應(yīng)的變化。區(qū)間漂移是指傳感器連續(xù)置于目標(biāo)氣體中的輸出響應(yīng)變化,表現(xiàn)為傳感器輸出信號(hào)在工作時(shí)間內(nèi)的降低。理想情況下,一個(gè)傳感器在連續(xù)工作條件下,每年零點(diǎn)漂移小于10%。
由于環(huán)境因素(例如溫度和濕度的變化),所有電化學(xué)或催化珠式氣體傳感器都容易出現(xiàn)正向和負(fù)向漂移。但是,這些不是傳感器讀數(shù)為負(fù)的常見原因。在受污染的大氣中歸零時(shí),有該氣體存在。
催化磁珠LEL傳感器由兩個(gè)電阻性細(xì)線元件組成,一個(gè)為檢測器,另一個(gè)為參考。當(dāng)檢測器元件遇到可燃?xì)怏w時(shí),磁珠的溫度升高,電阻相應(yīng)增加。檢測器和參考元件之間的電阻差是代表氣體濃度的信號(hào)。
從理論上講,在“清潔空氣”氣氛中,元件的電阻不變,并且傳感器信號(hào)保持為零,但實(shí)際上并非如此。元件的電阻也將隨著大氣的熱特性變化而變化。同樣,從理論上講,如果兩個(gè)元素的電阻相等,則與可燃?xì)怏w的存在無關(guān)的大氣熱導(dǎo)率的任何變化都將導(dǎo)致每個(gè)元素的電阻以相同的速率變化,并且來自該傳感器的信號(hào)傳感器將保持為零。但是,這僅僅是理論上的,這兩個(gè)要素的抵抗很少是確切的。因此,大氣的熱導(dǎo)率的任何變化,例如由水蒸氣增加引起的變化,即。相對(duì)濕度,會(huì)導(dǎo)致元件的電阻以不同的速率變化,從而從傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào),顯示為零漂移。漂移可以是正的或負(fù)的,并且僅取決于一個(gè)元件相對(duì)于另一元件的電阻。
氣體檢測儀制造商和傳感器用戶對(duì)漂移的處理方式不同。一些制造商會(huì)掩蓋任何負(fù)向的漂移。其他傳感器將通過對(duì)傳感器讀數(shù)施加“死區(qū)”來掩蓋兩個(gè)方向上的一定量的漂移,其中在死區(qū)范圍內(nèi)的任何讀數(shù)都將顯示為零。其他制造商通過使用更復(fù)雜的軟件過濾算法來地減少漂移量。許多傳感器用戶只會(huì)忽略漂移
2、靈敏度
靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比,主要依賴于傳感器結(jié)構(gòu)所使用的技術(shù)。大多數(shù)氣體傳感器的設(shè)計(jì)原理都采用生物化學(xué)、電化學(xué)、物理和光學(xué)。首先要考慮的是選擇一種敏感技術(shù),它對(duì)目標(biāo)氣體的閥限制(TLV-thresh-oldlimitvalue)或爆炸限下限(LEL-lowerexplosivelimit)的百分比的檢測要有足夠的靈敏性。
靈敏度您還應(yīng)該考慮氣體泄漏檢測器的靈敏度,以ppm或百萬分之一為單位。為什么這么重要?考慮以下幾點(diǎn):長時(shí)間暴露于一氧化碳可能僅對(duì)10-24 ppm有害健康。
3、選擇性
選擇性也被稱為交叉靈敏度??梢酝ㄟ^測量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)來確定。這個(gè)響應(yīng)等價(jià)于一定濃度的目標(biāo)氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)。這種特性在追蹤多種氣體的應(yīng)用中是非常重要的,因?yàn)榻徊骒`敏度會(huì)降低測量的重復(fù)性和可靠性,理想傳感器應(yīng)具有高靈敏度和高選擇性。
交叉敏感度,也稱為干擾氣體,是即使目標(biāo)氣體不存在也會(huì)導(dǎo)致傳感器內(nèi)部電極發(fā)生反應(yīng)的氣體??梢韵@種反應(yīng)嗎?在一個(gè)理想的世界中,是的,但是不幸的是,很難開發(fā)出對(duì)目標(biāo)氣體無反應(yīng)的電極。
4、抗腐蝕性
抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分?jǐn)?shù)目標(biāo)氣體中的能力。在氣體大量泄漏時(shí),探頭應(yīng)能夠承受期望氣體體積分?jǐn)?shù)10~20倍。在返回正常工作條件下,傳感器漂移和零點(diǎn)校正值應(yīng)盡可能小。
氣體傳感器的基本特征,即靈敏度、選擇性以及穩(wěn)定性等,主要通過材料的選擇來確定。選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料,使氣體傳感器的敏感特性達(dá)到。德爾格氣體檢測儀精巧的設(shè)計(jì),優(yōu)質(zhì)的傳感器技術(shù)得到了客戶的認(rèn)可。