感知利器可燃氣體傳感器

可燃氣體作為一種清潔能源，在工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中具有廣泛的應(yīng)用，可燃氣體一旦發(fā)生泄露，就可能發(fā)生中毒、爆炸等嚴重后果。近幾年來連續(xù)發(fā)生的多起燃氣爆炸安全事故再一次給我們身邊的燃氣安全問題敲響了警鐘。一次次慘痛的燃氣安全事故告訴我們，采取有效的手段，提高燃氣安全隱患的防范能力，加強對燃氣泄漏以及燃燒產(chǎn)物的監(jiān)控非常重要，因此，可以采用可燃氣體傳感器等設(shè)備來進行氣體檢測。

什么是可燃氣體？

可燃氣體是指能夠引燃且在常溫常壓下呈氣體狀態(tài)的物質(zhì)，能夠與空氣（或氧氣）在一定濃度范圍內(nèi)均勻混合形成預(yù)混氣，遇到火源會發(fā)生爆炸，燃燒過程中釋放出大量能量的氣體。

可燃氣體種類有很多，如甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、天然氣、液化石油氣、城市煤氣、高爐煤氣等。

可燃氣體傳感器的種類？

燃氣報警器，是一種燃氣安全防范產(chǎn)品，當(dāng)燃氣在空氣中的濃度超過設(shè)定值，可燃氣體傳感器便會被觸發(fā)產(chǎn)生報警。可燃氣體傳感器主要有氧化物半導(dǎo)體型、催化燃燒型、電化學(xué)式型以及紅外型。

半導(dǎo)體型可燃氣體傳感器

在敏感材料內(nèi)部，自由電子必須穿過金屬氧化物半導(dǎo)體微晶粒的結(jié)合部位（晶界）才能形成電流。由氧吸附產(chǎn)生的勢壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動，氣體傳感器的電阻即緣于這種勢壘。在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時，氧負離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低，勢壘隨之降低，導(dǎo)致傳感器的阻值減小。

催化燃燒型可燃氣體傳感器

催化燃燒式氣體傳感器由對可燃氣體進行反應(yīng)的檢測元件（D）和不與可燃氣體進行反應(yīng)的補償元件（C）2個部分構(gòu)成。如果存在可燃氣體的話，只有檢測元件表面可以燃燒，因此檢測元件溫度上升使檢測元件的電阻增加。

相反，因為補償元件不燃燒，其電阻不發(fā)生變化。這些元件組成惠斯通電橋回路，不存在可燃氣體的氛圍中，可以調(diào)整可變電阻（VR）讓電橋回路處于平衡狀態(tài)。然后，當(dāng)氣體傳感器暴露于可燃氣體中時，只有檢測元件的電阻上升，因此電橋回路的平衡被打破，這個變化表現(xiàn)為不均衡電壓（Vout）而可以被檢測出來。

電化學(xué)型可燃氣體傳感器

傳感器由貴金屬催化劑的檢測極、對極與離子傳導(dǎo)體構(gòu)成。當(dāng)CO等可燃檢測對象氣體存在時，在檢測極催化劑上與空氣中的水蒸氣發(fā)生①式所示的反應(yīng)。

CO + H2O → CO2＋ 2H+ + 2e- …①

檢測極與對極接通電流（短路）后，檢測極產(chǎn)生的質(zhì)子(H+)與同時產(chǎn)生的電子（e-）分別通過離子傳導(dǎo)體與外部電線（引線）各自到達對極，在對極上與空氣中的氧之間發(fā)生②式所示的反應(yīng)。

（1/2）O2 + 2H+ + 2e- → H2O …②

也就是說此傳感器構(gòu)成了由①、②反應(yīng)式形成的③反應(yīng)式的全電池反應(yīng)，可以認為是將氣體作為活性物質(zhì)的電池。

CO + （1/2）O2 → CO2 …③

當(dāng)做氣體傳感器使用時，接通檢測極與對極的電流，來測定其短路電流。

紅外型可燃氣體傳感器

紅外型可燃氣體傳感器， 運用非色散紅外（NDIR）原理對空氣中存在的碳氫類可燃氣體進行檢測。
NDIR氣體傳感器是通過由入射紅外線引發(fā)對象氣體的分子振動，利用其可吸收特定波長紅外線的現(xiàn)象來進行氣體檢測的。紅外線的透射率（透射光強度與源自輻射源的放射光強度之比）取決于對象氣體的濃度。用中波段紅外線照射氣體后，由于氣體分子的振動數(shù)與紅外線的能級處于同一個光譜范疇，紅外線與分子的固有振動數(shù)發(fā)生共振后，在分子振動時被氣體分子所吸收，氣體濃度與紅外線透射率的關(guān)系符合朗伯-比爾定律。

文章來源于網(wǎng)絡(luò)，若有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除。