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儀器的一般概念

閱讀：33發(fā)布時(shí)間：2025-9-28

來(lái)源：暫無(wú)

　　儀器儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。各類(lèi)儀器儀表按不同特征，例如功能、檢測(cè)控制對(duì)象、結(jié)構(gòu)、原理等還可再分為若干的小類(lèi)或子類(lèi)。如工業(yè)自動(dòng)化儀表按功能可分為檢測(cè)儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)行器等；其中檢測(cè)儀表按被測(cè)物理量又分為溫度測(cè)量?jī)x表、壓力測(cè)量?jī)x表、流量測(cè)量?jī)x表、物位測(cè)量?jī)x表和機(jī)械量測(cè)量?jī)x表等；同樣，再繼續(xù)分類(lèi)下去，溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)量方式又分為接觸式測(cè)溫儀表和非接觸式測(cè)溫儀表；接觸式測(cè)溫儀表又可分為熱電式、膨脹式、電阻式等。

　　其他各類(lèi)儀器儀表的分類(lèi)法大體類(lèi)似，主要與該儀器的發(fā)展過(guò)程、使用習(xí)慣和有關(guān)產(chǎn)品的分類(lèi)有關(guān)。儀器儀表在分類(lèi)方面尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，同樣，儀器儀表的命名也存在類(lèi)似情況。

　　在現(xiàn)實(shí)實(shí)際工作中，我們經(jīng)常將儀器儀表分為兩個(gè)大類(lèi)：自動(dòng)化儀表和便攜式儀器儀表，自動(dòng)化儀表指需要固定安裝在現(xiàn)場(chǎng)的儀表，也稱(chēng)現(xiàn)場(chǎng)安裝儀器儀表或者表盤(pán)安裝儀器儀表，這類(lèi)儀表需要和其他設(shè)備配套使用，以完成某一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能；便攜式儀器儀表是指單獨(dú)使用，有時(shí)也叫檢測(cè)儀器儀表。

　　儀器儀表還有一種分類(lèi)，叫一次儀表和二次儀表，一次儀表指?jìng)鞲衅鬟@類(lèi)直接感觸被測(cè)信號(hào)的部分，二次儀表指放大、顯示、傳遞信號(hào)部分。

　　有毒有害氣體檢測(cè)儀是測(cè)量?jī)x器的一種，因此其分類(lèi)和命名也需要遵守以上的分類(lèi)習(xí)慣，并且在其設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中也要遵循儀器設(shè)計(jì)和使用的一般概念。

　　簡(jiǎn)單地指出有毒有害氣體“有"或者“無(wú)"或者濃度“大"或者“小"的儀表，我們一般稱(chēng)之為“報(bào)警器"，“檢漏儀"，比如常見(jiàn)的，簡(jiǎn)單的泄漏檢測(cè)儀等等；將具有有毒有害氣體濃度以數(shù)字或表頭直觀顯示讀出的儀表一般稱(chēng)之為檢測(cè)儀，比如固定式氣體檢測(cè)儀；如果整個(gè)儀表還包括電源、電路、顯示的儀表一般稱(chēng)作為檢測(cè)儀器，如復(fù)合式氣體檢測(cè)儀器（或簡(jiǎn)稱(chēng)氣體檢測(cè)儀）。

　　將各種各樣的氣體傳感器和檢測(cè)器同相關(guān)的電子電路、儀器外殼、相關(guān)配件結(jié)合起來(lái)就可以制造出可以實(shí)用的氣體檢測(cè)儀器，這一過(guò)程設(shè)計(jì)到了電子、工藝、工程、試驗(yàn)設(shè)計(jì)等等龐大的系統(tǒng)工程。特別是由于氣體本身性質(zhì)的復(fù)雜性，氣體檢測(cè)儀從工作原理、特性分析到測(cè)量技術(shù)，從所用材料到制造工藝，從檢測(cè)對(duì)象到應(yīng)用領(lǐng)域，都可以構(gòu)成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，衍生出一個(gè)個(gè)紛繁龐雜的儀表工業(yè)，從根本上講，一個(gè)實(shí)用的氣體檢測(cè)儀表必須達(dá)到性能包括：

　　穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指氣體檢測(cè)儀器在整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)基本響應(yīng)的穩(wěn)定性，這取決于零點(diǎn)漂移和區(qū)間漂移。零點(diǎn)漂移是指在沒(méi)有待測(cè)氣體時(shí)，整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)傳感器基線輸出響應(yīng)的變化。區(qū)間漂移是指?jìng)鞲衅鬟B續(xù)置于待測(cè)氣體中時(shí)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%。

　　靈敏度：靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵鲎兓颗c被測(cè)輸入變化量之比，主要依賴(lài)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)氣體的閾限制(毒性PC或者TLV)或爆炸下限(LEL)的百分比的檢測(cè)要有足夠的靈敏性。

　　選擇性：選擇性也被稱(chēng)為交叉靈敏度?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)來(lái)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)。交叉靈敏度會(huì)降低測(cè)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。

　　容忍性：容忍性是指?jìng)鞲衅鞅┞队诟唧w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)能夠承受期望氣體濃度10~20倍，并可以在可能被損壞之前得到保護(hù)，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(guò)選擇適合的檢測(cè)原理來(lái)決定。選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)原理和新技術(shù)是提高氣體傳感器的敏感特性、選擇能力的基本手段。

　　在選用有毒有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀器之前，我們還需要對(duì)儀器本身的一些性能參數(shù)有些了解。現(xiàn)在已經(jīng)可以從各個(gè)渠道得到儀器廠家所提供的產(chǎn)品樣本，其中對(duì)儀器性能指標(biāo)的描述是用戶(hù)選購(gòu)產(chǎn)品的依據(jù)。但不幸的是，比較各個(gè)儀器制造商的性能差別還存在一些問(wèn)題，這主要是各制造商使用術(shù)語(yǔ)的不同。有些術(shù)語(yǔ)很直觀通用，但其它一些可能會(huì)有特別的意義。一個(gè)例子就是濃度范圍，電化學(xué)傳感器一般都有一個(gè)可以連續(xù)工作的“正常范圍"，在此范圍內(nèi)使用不會(huì)有任何的損害，并且會(huì)得到一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果。同時(shí)，電化學(xué)傳感器也可以間斷地或短期地在“正常范圍"外，只要不超過(guò)它的“臨界濃度"，也可以正常工作。如果在正常濃度范圍之外長(zhǎng)時(shí)間工作，不斷的長(zhǎng)期反應(yīng)就會(huì)造成電解液會(huì)飽和，就可能得不到準(zhǔn)確的結(jié)果。短期的暴露在“臨界濃度"附近的環(huán)境濃度不會(huì)對(duì)傳感器造成致命的損壞，但若暴露在“臨界濃度"之外將損壞傳感器。

　　由于氣體傳感器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，除非特殊說(shuō)明，常見(jiàn)氣體傳感器都是遵循各個(gè)國(guó)家的安全健康標(biāo)準(zhǔn)（而這些大部分指標(biāo)都是國(guó)際通用的）需要而設(shè)計(jì)制造，比如其檢測(cè)范圍（量程）一般達(dá)到允許濃度的10倍左右即可正常使用，因此，氣體檢測(cè)儀器的性能指標(biāo)都大致相近。當(dāng)然，儀器的電路和運(yùn)算處理也會(huì)對(duì)測(cè)量的濃度范圍產(chǎn)生影響，也就是說(shuō)，同樣的傳感器安在不同的儀器上會(huì)有不同的性能。氣體檢測(cè)儀器性能的根本區(qū)別在于制造商對(duì)于氣體檢測(cè)技術(shù)的長(zhǎng)期和深刻的理解和儀器電子和工藝技術(shù)設(shè)計(jì)水平的差異。

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