什么樣的傳感器可提高檢測水平
2014-07-24
檢測可燃性氣體的傳感器有催化燃燒和紅外吸收兩種原理，各生產(chǎn)廠家通常使用催化燃燒原理的傳感器，而很少使用價格較高，穩(wěn)定性更好，準確度高，抗干擾能力強，適用惡劣環(huán)境、維護少、壽命長的紅外檢測原理傳感器。紅外檢測原理傳感器一般被視為檢測可燃性氣體的高端產(chǎn)品。但由于價格方面的因素，在實際應用中很難替代催化燃燒原理傳感器的檢測儀，并得以推廣。
催化燃燒原理傳感器包括一個惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，電橋測量橋（鉑金絲電橋）上涂有催化劑。測量時，在參比和測量電橋上施加電壓使之加熱從而發(fā)生催化燃燒反應，溫度大約是500℃或者更高。正常情況下，電橋是平衡的，V1=V2，輸出為零。如果有可燃氣體存在，它的燃燒反應產(chǎn)生熱量，電橋溫度升高、電阻發(fā)生變化，而參比橋不變。兩個電橋之間產(chǎn)生壓差，輸出一個電壓信號，這個信號值同被測氣體的濃度成正比。
催化燃燒原理傳感器對大部分可燃性氣體都產(chǎn)生反應，它檢測的可燃氣濃度值是環(huán)境中各種可燃氣濃度的綜合值，同時這個燃燒反應是一個需要有氧氣參加的反應，即被檢測環(huán)境中的氧氣含量不能太低，當氧氣含量低于16%時它的檢測值就會偏低。另一個因素是當環(huán)境中存在含硅、氯、硫的化合物時，傳感器會發(fā)生中毒現(xiàn)象，使檢測的靈敏度嚴重降低甚至造成傳感器失效。
這種原理傳感器設計和制造相對簡單，因而價格較低，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品價格從幾十元到幾百元，進口傳感器每只也僅1000元左右。但傳感器的穩(wěn)定性較差，它只能檢測低于爆炸下限的可燃氣濃度，氣體濃度過高或長時間接觸低濃度氣體都會造成傳感器的靈敏度大幅度下降或損壞，正常情況下每半年須用標準氣體對傳感器進行一次校準（在特殊環(huán)境中，如中國的煤礦經(jīng)常存在較低濃度的可燃氣，傳感器須每2周校準測試一次）。
紅外吸收原理檢測器是利用比耳－朗格紅外吸收定律，即不同氣體對特定波長的光有吸收，吸收的強度和氣體的濃度成正比。
這種紅外原理檢測器包括紅外光源發(fā)射和紅外光線接收兩部分以及外圍處理電路，各個生產(chǎn)廠家的設計思路不同，有對射式（一個發(fā)射和一個接收兩個部件）和反射式（通過光學反射鏡將發(fā)射出去的光線反射回來在同一個部件中）兩種方式。
傳統(tǒng)的紅外原理檢測器之所以不能稱為“傳感器”的原因就是，他們的檢測元件不是一個模塊或者說不能成為單獨的一個部分，它們的發(fā)射和接收或反射不是在同一個模塊內(nèi)組成的，而是分成不同的部分，一般體積都較大。因為紅外吸收的是特定波長的光線，對光源或分光部件、光源的強度、穩(wěn)定性的要求都很高，反射、接收部分也是要求極高的光學部件，因此價格一般都較為昂貴，所以使用和推廣在很大程度上受到限制。而且光學部件會被環(huán)境中的灰塵覆蓋，使透光或反射的強度降低，造成檢測器的故障報警，成為這種檢測器的一大缺陷。
非色散紅外原理NDIR（Non DispersiveInfrared）傳感器是最近幾年才面世的一種新技術。它大大降低了利用紅外原理檢測可燃性氣體和CO2氣體的成本，也使紅外原理檢測儀在檢測可燃性氣體領域的推廣成為可能，而且是今后實際應用的一個趨勢和方向。
這里稱之為傳感器，是因為它的體積很小，功能穩(wěn)定，完全是一個可插拔的模塊。
非色散紅外原理是應用濾光片把紅外光分成所需要的一個很小波段的光譜線，被檢測的氣體對這個很小波段的光譜線吸收。這樣的傳感器一般包括：一個紅外發(fā)射光源、光通路（吸收區(qū)）、2個濾光片分光（1個檢測被測氣體需要的光譜波段、另1個作為不被被測氣體吸收的參比光譜波段）和接收轉(zhuǎn)換器幾個部分。
英國Dynament公司研發(fā)的最新型非色散紅外傳感器運用了非色散紅外技術，通過濾光片得到所需要的波段。非色散紅外傳感器改變了傳統(tǒng)紅外檢測器的結(jié)構(gòu)，它不再使用單獨的光學部件，也沒有單獨的發(fā)射和接收部分，大大縮小了檢測儀的體積。非色散紅外傳感器除保持了穩(wěn)定性、抗干擾性和長壽命等優(yōu)點外，其獨特的結(jié)構(gòu)還避免了粉塵對檢測的影響。
傳感器產(chǎn)品信息：http://rengken.cn/product/enclosure/
催化燃燒原理傳感器包括一個惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，電橋測量橋（鉑金絲電橋）上涂有催化劑。測量時，在參比和測量電橋上施加電壓使之加熱從而發(fā)生催化燃燒反應，溫度大約是500℃或者更高。正常情況下，電橋是平衡的，V1=V2，輸出為零。如果有可燃氣體存在，它的燃燒反應產(chǎn)生熱量，電橋溫度升高、電阻發(fā)生變化，而參比橋不變。兩個電橋之間產(chǎn)生壓差，輸出一個電壓信號，這個信號值同被測氣體的濃度成正比。
催化燃燒原理傳感器對大部分可燃性氣體都產(chǎn)生反應，它檢測的可燃氣濃度值是環(huán)境中各種可燃氣濃度的綜合值，同時這個燃燒反應是一個需要有氧氣參加的反應，即被檢測環(huán)境中的氧氣含量不能太低，當氧氣含量低于16%時它的檢測值就會偏低。另一個因素是當環(huán)境中存在含硅、氯、硫的化合物時，傳感器會發(fā)生中毒現(xiàn)象，使檢測的靈敏度嚴重降低甚至造成傳感器失效。
這種原理傳感器設計和制造相對簡單，因而價格較低，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品價格從幾十元到幾百元，進口傳感器每只也僅1000元左右。但傳感器的穩(wěn)定性較差，它只能檢測低于爆炸下限的可燃氣濃度，氣體濃度過高或長時間接觸低濃度氣體都會造成傳感器的靈敏度大幅度下降或損壞，正常情況下每半年須用標準氣體對傳感器進行一次校準（在特殊環(huán)境中，如中國的煤礦經(jīng)常存在較低濃度的可燃氣，傳感器須每2周校準測試一次）。
紅外吸收原理檢測器是利用比耳－朗格紅外吸收定律，即不同氣體對特定波長的光有吸收，吸收的強度和氣體的濃度成正比。
這種紅外原理檢測器包括紅外光源發(fā)射和紅外光線接收兩部分以及外圍處理電路，各個生產(chǎn)廠家的設計思路不同，有對射式（一個發(fā)射和一個接收兩個部件）和反射式（通過光學反射鏡將發(fā)射出去的光線反射回來在同一個部件中）兩種方式。
傳統(tǒng)的紅外原理檢測器之所以不能稱為“傳感器”的原因就是，他們的檢測元件不是一個模塊或者說不能成為單獨的一個部分，它們的發(fā)射和接收或反射不是在同一個模塊內(nèi)組成的，而是分成不同的部分，一般體積都較大。因為紅外吸收的是特定波長的光線，對光源或分光部件、光源的強度、穩(wěn)定性的要求都很高，反射、接收部分也是要求極高的光學部件，因此價格一般都較為昂貴，所以使用和推廣在很大程度上受到限制。而且光學部件會被環(huán)境中的灰塵覆蓋，使透光或反射的強度降低，造成檢測器的故障報警，成為這種檢測器的一大缺陷。
非色散紅外原理NDIR（Non DispersiveInfrared）傳感器是最近幾年才面世的一種新技術。它大大降低了利用紅外原理檢測可燃性氣體和CO2氣體的成本，也使紅外原理檢測儀在檢測可燃性氣體領域的推廣成為可能，而且是今后實際應用的一個趨勢和方向。
這里稱之為傳感器，是因為它的體積很小，功能穩(wěn)定，完全是一個可插拔的模塊。
非色散紅外原理是應用濾光片把紅外光分成所需要的一個很小波段的光譜線，被檢測的氣體對這個很小波段的光譜線吸收。這樣的傳感器一般包括：一個紅外發(fā)射光源、光通路（吸收區(qū)）、2個濾光片分光（1個檢測被測氣體需要的光譜波段、另1個作為不被被測氣體吸收的參比光譜波段）和接收轉(zhuǎn)換器幾個部分。
英國Dynament公司研發(fā)的最新型非色散紅外傳感器運用了非色散紅外技術，通過濾光片得到所需要的波段。非色散紅外傳感器改變了傳統(tǒng)紅外檢測器的結(jié)構(gòu)，它不再使用單獨的光學部件，也沒有單獨的發(fā)射和接收部分，大大縮小了檢測儀的體積。非色散紅外傳感器除保持了穩(wěn)定性、抗干擾性和長壽命等優(yōu)點外，其獨特的結(jié)構(gòu)還避免了粉塵對檢測的影響。
傳感器產(chǎn)品信息：http://rengken.cn/product/enclosure/
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