光學(xué)式氣體傳感器
光學(xué)式氣體傳感技術(shù)是起步較晚，但發(fā)展zui快的技術(shù)之一。工業(yè)中常用的類型有紅外線氣體分析儀、紫外線分析儀、光電比色式分析儀、化學(xué)發(fā)光式分析儀、光散射式分析儀等。紅外線式的工作原理是利用被測氣體的紅外吸收光譜特征或熱效應(yīng)而實現(xiàn)氣體濃度測量的，常用光譜范圍1～25μm，常用的類型有DIR色散紅外線式和NDIR非色散紅外線式。日本島津所生產(chǎn)的SOA-307/307Dx二氧化硫連續(xù)分析儀，測量方法是采用單光源雙光柱非色散紅外線吸收法，即通過向被測 氣體輻射寬帶紅外線并用波長選擇檢測器來選擇頻帶，以此來測量SO2特定波長紅外線輻射的吸收，其測量范圍為zui小0～100ppm，zui大可達0～1vol%。
常用的紫外線分析儀有不分光紫外線分析儀和紫外熒光式分析儀，前者與紅外線吸收原理類似，也是基于實測氣體對紫外線選擇性地吸收，其吸收特性也遵守比 爾定律，所使用的紫外波長范圍是200～400nm。后者如紫外熒光式SO2分析儀，是一種干法式分析儀，工作原理是基于SO2分子接受紫外線能量成為激 發(fā)態(tài)的SO2分子，在返回穩(wěn)態(tài)時產(chǎn)生特征熒光，其發(fā)出的熒光強度與SO2濃度成正比。紫外熒光式可做到不破壞樣品而連續(xù)自動測量大氣中的SO2含量。其靈 敏度可達測量范圍的0～2×10 -7 ，穩(wěn)定性可做到在24h的漂移為滿刻度的±2%，重復(fù)性達±2%滿刻度，且共存的背景氣體對測量的影響較小，具有壽命長，維修工作量小的顯著優(yōu)點。光電比色式是基于比爾定律實現(xiàn)自動光電比色測量的，其適用的分析對象有SO2、NO、碳氫化合物、鹵素化合物等。化學(xué)發(fā)光式分析儀是利用化學(xué)氧化反應(yīng)伴有的光熱生成原理而工作，常用的化學(xué)發(fā)光式分析儀有臭氧分析儀(利用O3-C2H4產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)所放出的光子來測定臭氧)和化學(xué)發(fā)光式NO X 分析儀(利用O3的強氧化作用，使NO與O3發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)來實現(xiàn)測量)。
光散射式分析儀是利用光束與氣體中的顆粒相互作用產(chǎn)生散射(前散射、邊散射、后散射)來進行氣體濁度或不透明度測量的，是環(huán)境排放監(jiān)測中zui常用的分析儀表之一。
半導(dǎo)體式氣體傳感器半導(dǎo)體式氣體傳感器是根據(jù)由金屬氧化物或金屬半導(dǎo)體氧化物材料制成的檢測元件，與氣體相互作用時產(chǎn)生表面吸附或反應(yīng)，引起載流子運動為特征的電導(dǎo)率或 伏安特性或表面電位變化而進行氣體濃度測量的。從作用機理上可分為表面控制型(采用氣體吸附于半導(dǎo)體表面而產(chǎn)生電導(dǎo)率變化的敏感元件)、表面電位型(采用 半導(dǎo)體吸附氣體后產(chǎn)生表面電位或界面電位變化的氣體敏感元件)、體積控制型(基于半導(dǎo)體與氣體發(fā)生反應(yīng)時體積發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電導(dǎo)率變化的工作原理) 等。可以檢測百分比濃度的可燃氣體，也可檢測ppm級的有毒有害氣體。具有結(jié)構(gòu)簡單、檢測靈敏度高、反應(yīng)速度快等諸多實用性優(yōu)點，但其主要不足是測量線性 范圍較小，受背景氣體干擾較大，易受環(huán)境溫度影響等。 氣相色譜式分析儀氣相色譜式分析儀是基于色譜分離技術(shù)和檢測技術(shù)，分離并測定氣樣中各組分濃度，因此是全分析儀表。在發(fā)電廠鍋爐試驗中，已有應(yīng)用。工作時，從進樣裝置 定期采取一定容積的氣樣，在流量一定的純凈載氣(即流動相)攜帶下，流經(jīng)色譜柱，色譜柱中裝有稱為固定相的固體或液體，利用固定相對氣樣各組分的吸收或溶 解能力的不同，使各組分在兩相中反復(fù)進行分配，從而使各組分分離，并按時間先后流出色譜柱進入檢測器進行定量測定。根據(jù)檢測原理，又細分為濃度型檢測器和 質(zhì)量型檢測器兩種。 濃度型檢測器測量的是氣體中某組分濃度瞬間的變化，即檢測器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。 質(zhì)量型檢測器測量的是氣體中某組分進入檢測器的速度變化，即檢測器的響應(yīng)值和單位時間進入檢測器某組分的量成正比。zui常用的檢測器有TCD熱導(dǎo)檢測 器、FLD氫火焰離子化檢測器、HCD電子捕獲檢測器、FPD火焰光度檢測器等。其中TCD檢測器、HCD檢測器屬于濃度型，F(xiàn)LD檢測器、FPD檢測器 屬于質(zhì)量型。TCD檢測器是應(yīng)用zui早且zui廣的通用性檢測器，具有靈敏度適宜，通用性強，穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單的特點。FLD檢測器對大多數(shù)有機化合物具有很 高的靈敏度，一般比TCD靈敏度約高3～4個數(shù)量級，能檢測至ppb級的痕量物質(zhì)，且響應(yīng)速度快。HCD檢測器是一種具有選擇性的高靈敏度檢測器，對電負(fù) 性物質(zhì)具有非常高的靈敏度，其靈敏度比FID還要高出2～3個數(shù)量級。FPD廣泛用于SO2 、H2 S等的分析。 總之，氣相色譜儀的主要優(yōu)點是靈敏度高，適合于微量和痕量分析，能分析復(fù)雜的多相分氣體。缺點是定期取樣不能實現(xiàn)連續(xù)進樣分析，系統(tǒng)較為復(fù)雜，多用于試驗室分析用，不太適合工業(yè)現(xiàn)場氣體監(jiān)測。目前已有采用計算機控制儀表系統(tǒng)的操作和進行數(shù)據(jù)運算的氣相色譜儀，并可進行組分越限報警，還具有自動檢查儀表故障等功能。
- 檢測現(xiàn)場具有現(xiàn)場聲光報警功能，氣體濃度超標(biāo)即時報警，是危險現(xiàn)場作業(yè)的安全保障;
現(xiàn)場帶背光大屏幕LCD顯示，直觀顯示氣體濃度/類型/單位/工作狀態(tài)等;
獨立氣室，傳感器更換便捷,更換無須現(xiàn)場標(biāo)定，傳感器關(guān)鍵參數(shù)自動識別;
全量程范圍溫度數(shù)字自動跟蹤補償，保證測量準(zhǔn)確性; - 納米工藝超低功耗32位微處量器;
- 全軟件自動校準(zhǔn),傳感器多達6級目標(biāo)點校準(zhǔn)功能,保證測量的準(zhǔn)確性和線性,并且具有數(shù)據(jù)恢復(fù)功能;
- 具備過壓保護,防雷保護,短路保護,反接保護,防靜電干擾,防磁場干擾等功能;
- 并且具有自動恢復(fù)功能,防止發(fā)生外部原因,人為原因,自然災(zāi)害等造成儀器損壞;全中文/英文操作菜單,簡單實用,帶溫度補償功能;
- PPM,%VOL,mg/m3三種濃度單位可自由切換;
- 防高濃度氣體沖擊的自動保護功能;
氣體傳感器
熱學(xué)式氣體傳感器主要有熱導(dǎo)式和熱化學(xué)式兩大類。熱導(dǎo)式是利用氣體的熱導(dǎo)率，通過對其中熱敏元件電阻的變化來測量一種或幾種氣體組分濃度的，其在工業(yè)界的應(yīng)用已有幾十年的歷史，其儀表類型較多，能分析的氣體也較廣泛(如H2、CO2、SO2、NH3、Ar 等)。熱化學(xué)式是基于被分析氣體化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，其中廣泛應(yīng)用的是氣體的氧化反應(yīng)(即燃燒)，其典型為催化燃燒式氣體傳感器，其關(guān)鍵部件為涂有燃燒催化 劑的惠斯通電橋，主要用于檢測可燃氣體，如煤氣發(fā)生站、制氣廠用來分析空氣中的CO、H2 、C2H2等可燃氣體，采煤礦井用于分析坑道中的CH4含量，石油開采船只分析現(xiàn)場漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管倉庫或原料車間分析空氣中的石油蒸 氣、酒精氣等。美國RAE Systems公司生產(chǎn)的FGM-3100催化燃燒式可燃氣體檢測儀，其采樣方式為擴散式，檢測精度達±2%滿量程，響應(yīng)時間<15s。催化燃燒式氣體傳 感器的主要優(yōu)點是對所有可燃氣體的響應(yīng)有廣譜性，對環(huán)境溫度、濕度影響不敏感，輸出信號近線性，且其結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但其主要不足是精度低，工作溫度高 (內(nèi)部溫度可達700～800℃)，電流功耗大，易受硫化物、鹵素化合物等中毒的不利影響等。
