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氣體檢測儀的種類有哪些?

 發布時間:2020-07-01 點擊量:96

氣體檢測儀可以根據操作機製(半導體,氧化,催化,光電離,紅外等)進行分類。氣體檢測儀分為兩種主要形式:便攜式氣體檢測儀和固定式氣體檢測儀。

便攜式氣體檢測儀用於監測人員周圍的環境,可以手持或戴在衣服或皮帶/線束上。這些氣體檢測儀通常由電池供電。當檢測到危險的蒸氣水平時,它們會通過聲音和可見信號(例如警報和閃爍的燈光)傳輸警告。

固定式氣體檢測儀可用於檢測一種或多種氣體類型。固定類型的檢測儀通常安裝在工廠或控製室或要保護的區域(例如住宅臥室)的過程區域附近。通常,工業傳感器安裝在固定型低碳鋼結構上,並且電纜將檢測儀連接到SCADA係統以進行連續監控。緊急情況下可以激活跳閘互鎖。

 

電化學

 

主條目:電化學氣體傳感器

電化學氣體檢測儀的工作原理是允許氣體通過多孔膜擴散到電極上,在電極上被化學氧化或還原。產生的電流量取決於在電極上被氧化的氣體量。製造商可以通過更改多孔壁壘來定製電化學氣體檢測儀,以檢測特定的氣體濃度範圍。而且,由於擴散屏障是物理/機械屏障,因此檢測儀在傳感器的整個使用期間趨於更加穩定和可靠,因此與其他早期檢測儀技術相比,所需維護更少。

但是,傳感器容易受到腐蝕性元素或化學汙染,並且可能需要1-2年就要更換。電化學氣體檢測儀可用於多種環境,例如煉油廠,燃氣輪機,化工廠,地下氣體存儲設施等。

 

催化磁珠(電阻)

催化珠傳感器通常用於測量濃度在爆炸下限(LEL)和爆炸上限(UEL)之間時有爆炸危險的可燃氣體。含鉑絲線圈的活性和參考磁珠位於惠斯通電橋電路的相對臂上,並被電加熱到幾百攝氏度。活性磁珠包含一種催化劑,該催化劑可使可燃化合物氧化,從而進一步加熱磁珠,並改變其電阻。主動和被動磁珠之間的電壓差與存在的所有可燃氣體和蒸氣的濃度成正比。

采樣的氣體通過燒結的金屬熔塊進入傳感器,當將儀器帶入包含可燃氣體的氣氛時,該金屬熔塊提供了防止爆炸的屏障。丸劑可測量所有可燃氣體,但它們對較小的分子更敏感,這些較小的分子會更快地擴散通過燒結礦。可測量的濃度範圍通常為幾百ppm至幾體積百分比。這樣的傳感器既便宜又堅固,但是需要在大氣中進行最少百分之幾的氧氣測試,並且可能被諸如矽酮,無機酸,氯化有機化合物和硫化合物之類的化合物中毒或抑製。

 

光電離

光電離檢測儀(PID)使用高光子能量紫外線燈將采樣氣體中的化學物質電離。如果該化合物的電離能低於燈光子的電離能,則會發射出電子,並且產生的電流與該化合物的濃度成比例。普通燈的光子能量包括10.0 eV10.6 eV11.7 eV。標準的10.6 eV燈可持續使用數年,而11.7 eV燈則通常僅使用數月,並且僅在沒有其他可用選件時才使用。可以檢測到範圍從幾ppb到幾千ppm的多種化合物。按靈敏度降低的順序可檢測的化合物類別包括:芳族化合物和烷基碘;烯烴,硫化合物,胺,酮,醚,烷基溴化物和矽酸酯;有機酯,醇,醛和烷烴; H2SNH3PH3和有機酸。對空氣的標準成分或無機酸沒有反應。 PID的主要優點是其出色的靈敏度和易用性;主要限製是測量值不是特定於化合物的。最近,已經引入了帶有預過濾管的PID,這些PID增強了對這類化合物(如苯或丁二烯)的特異性。固定式,手持式和微型服裝固定式PID廣泛用於工業衛生,危險品和環境監測。

 

紅外點

主條目:紅外點傳感器

紅外(IR)點傳感器使用穿過已知體積的氣體的輻射。根據特定氣體的特性,傳感器光束的能量會在某些波長處被吸收。例如,一氧化碳吸收的波長約為4.2-4.5μm。將這個波長的能量與吸收範圍之外的波長進行比較;這兩個波長之間的能量差與存在的氣體濃度成正比。

這種類型的傳感器是有利的,因為不必將其放置在氣體中即可對其進行檢測,並且可以用於遙感。紅外點傳感器可用於檢測碳氫化合物和其他紅外活性氣體,例如水蒸氣和二氧化碳。紅外傳感器通常在廢水處理設施,精煉廠,燃氣輪機,化工廠以及存在易燃氣體且存在爆炸可能性的其他設施中找到,遙感功能允許監視大量空間。

發動機排放是研究IR傳感器的另一個領域。該傳感器可以檢測到車輛尾氣中的一氧化碳或其他異常氣體含量高,甚至可以與車輛電子係統集成以通知駕駛員。

 

紅外成像

主條目:熱像儀

紅外圖像傳感器包括主動和被動係統。對於主動感測,IR成像傳感器通常在場景的視場中掃描激光,並尋找特定目標氣體吸收線波長處的反向散射光。被動紅外成像傳感器可測量圖像中每個像素的光譜變化,並尋找表明目標氣體存在的特定光譜特征。可以成像的化合物類型與可以使用紅外點檢測儀檢測到的化合物類型相同,但是圖像可能有助於識別氣體來源。

 

半導體

半導體傳感器,也稱為金屬氧化物半導體傳感器(MOS傳感器),通過氣體與傳感器直接接觸時發生的化學反應來檢測氣體。二氧化錫是半導體傳感器中用的材料,與傳感器接觸時,傳感器中的電阻會降低。在空氣中,二氧化錫的電阻通常約為50kΩ,但在存在1%的甲烷的情況下,電阻可降至3.5kΩ。

電阻的這種變化用於計算氣體濃度。半導體傳感器通常用於檢測氫氣,氧氣,酒精蒸汽和有害氣體,例如一氧化碳。半導體傳感器見的用途之一是在一氧化碳傳感器中。它們還用於呼吸測定儀。因為傳感器必須與氣體接觸才能檢測到氣體,所以半導體傳感器的工作距離比紅外點或超聲波檢測儀短。

MOS傳感器可以檢測不同的氣體,例如一氧化碳,二氧化硫,硫化氫和氨氣。自1990年代以來,MOS傳感器已成為重要的環境氣體檢測儀。

 

超音波

超聲波氣體泄漏檢測儀本身不是氣體檢測儀。它們檢測到壓縮氣體通過小孔在低壓區域膨脹時產生的聲發射(泄漏)。他們使用聲學傳感器來檢測其環境背景噪聲的變化。由於大多數高壓氣體泄漏會在25 kHz10 MHz的超聲波範圍內產生聲音,因此傳感器能夠輕鬆地將這些頻率與20 Hz20 kHz的可聽範圍內的背景聲噪聲區分開。然後,當超聲波與背景噪聲的正常狀況存在偏差時,超聲波氣體檢測儀會發出警報。超聲波氣體檢測儀無法測量氣體濃度,但是該設備能夠確定逸出氣體的泄漏率,因為超聲波的水平取決於氣體壓力和泄漏的大小。

超聲波氣體檢測儀主要用於戶外環境中的遙感,在這種情況下,天氣條件可以輕鬆散逸逸出的氣體,然後使其到達需要與氣體接觸以檢測並發出警報的泄漏檢測儀。這些檢測儀通常在海上和陸上石油/天然氣平台,氣體壓縮機和計量站,燃氣輪機電廠以及其他容納大量室外管道的設施中找到。

 

全息

全息氣體傳感器使用光反射來檢測包含全息圖的聚合物膜基質的變化。由於全息圖會反射某些波長的光,因此其組成的變化會產生彩色反射,表明存在氣體分子。但是,全息傳感器需要照明源(例如白光或激光)以及觀察器或CCD氣體檢測儀。

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