鄭州邦輝科技有限公司
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閱讀：431發(fā)布時間：2022-1-25
之前我們寫過紅外可燃氣傳感器和催化可燃氣傳感器的區(qū)別，參見《紅外PK催化？論可燃氣傳感器的選擇》。近小編才發(fā)現(xiàn)我們的Ventis Pro5居然有3種可燃氣傳感器供選擇?？扇細怏w類型多樣，應用環(huán)境也很復雜，選擇一款正確的傳感器非常重要?？戳吮疚哪憧赡芸梢愿鼫蚀_的選擇符合您需求的可燃氣傳感器！
Ventis Pro5可配置三種類型的可燃氣體傳感器：
這些傳感器各具特色，分別適用于特定的應用環(huán)境。有時選擇合適的傳感器和技術是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。本文將對各項可燃氣體檢測技術進行說明，同時為您提供關于適當傳感器選擇的信息和指南。
催化燃燒傳感器
簡介和工作原理：
催化燃燒式傳感器是應用較為廣泛的針對可燃氣體檢測的傳感器。這種傳感器的檢測元件纏繞成線圈的形狀， 外部涂催化劑，確保其對可燃氣體有反應；而另一個線圈則覆蓋陶瓷，對可燃氣體無反應。選擇同樣電阻值的兩個線圈配對，形成傳感器的檢測珠和參考珠，并將檢測珠和參考珠連接至惠斯通電橋中，施加固定的電壓，將兩個珠加熱至非常高的溫度。如果有可燃氣體進入傳感器，高溫的檢測珠會使可燃性氣體發(fā)生無焰燃燒，從而導致溫度進一步提升；參考珠對于可燃氣體無反應，所以其溫度不會改變。檢測珠溫度的提升，將導致電路失衡，終電信號將被轉換為氣體濃度讀數(shù)顯示在儀器屏幕上。由于只有少量可燃氣進入傳感器內部發(fā)生無焰燃燒，傳感器又是采用防爆設計，所以催化燃燒傳感器不會引起爆炸或燃燒。
催化燃燒式傳感器的優(yōu)點和劣勢：
與其它所有傳感器一樣，催化燃燒式傳感器也有自身的優(yōu)勢和劣勢。
催化燃燒式傳感器應用廣泛，設計方案比較簡單，是較為經(jīng)濟的可燃氣體傳感器，這是一項重要的優(yōu)勢。這類傳感器的另一項主要優(yōu)勢在于能夠燃燒可燃氣體，也就是說，理論上講，這類傳感器可檢測所有可燃氣體。但是，在功耗和儀器運行時間方面，這項巨大的優(yōu)勢也可能成為劣勢。如上所述，這種傳感器需要被加熱到一定溫度才能燃燒可燃氣體，所以功耗比其它類型的傳感器更高。氣體燃燒式傳感器的另一項劣勢在于，催化燃燒式傳感器在氧氣含量嚴重不足的環(huán)境中無法檢測可燃氣體，因為可燃氣體的燃燒需要氧氣。對于可能抑制或毒化檢測珠的物質環(huán)境，催化燃燒式傳感器無法*發(fā)揮氣體檢測功能，這是一個值得注意的問題。抑制劑包括包含下列一種或多種成分的鹵代化合物：氟、氯、溴或碘。已經(jīng)暴露在抑制劑環(huán)境中的催化燃燒式傳感器，隨著時間的流逝，會部分恢復喪失檢測能力。含硫化合物（H2S和SO2）、處于硫化狀態(tài)的含硅化合物和含鉛化合物都屬于毒化劑。已經(jīng)暴露在毒化劑環(huán)境中的催化燃燒式傳感器，無法恢復已經(jīng)喪失的檢測能力。
簡介和工作原理：
在可燃氣體檢測領域，紅外傳感器是僅次于催化燃燒式傳感器的第二常見的檢測設備，而且應用越來越廣泛。氣體進入傳感器之后，暴露在紅外線光束環(huán)境中，傳感器通過光學檢測器測量可燃氣體吸收的特定波長的光線強度。傳感器對光學檢測器的響應信號進行優(yōu)化，確定具體的氣體類型，通常是丙烷或甲烷。如果進入傳感器的氣體濃度增加，吸收的光線強度會成比率增長，從而提升檢測器的信號強度。然后傳感器將這些信號發(fā)送至微處理器，以便與零可燃氣體含量參考點進行對比，從而生成可燃氣體（即丙烷或甲烷）的濃度數(shù)據(jù)。
紅外傳感器的優(yōu)點和劣勢：
與催化燃燒式傳感器類似，紅外傳感器也有自身的優(yōu)勢和劣勢。紅外可燃氣體傳感器能耗比較低，與催化燃燒式傳感器相比具有很大的優(yōu)勢。催化燃燒式可燃氣體傳感器是能耗較高的氣體傳感器，而紅外可燃氣體傳感器能耗較低。對于紅外傳感器來說，充滿電之后的運行時間增加，這是巨大的優(yōu)勢。紅外傳感器能夠在氧氣不足的環(huán)境中工作，適合用于惰性氣體吹掃的場合以及其它惰性氣體環(huán)境中的可燃氣體檢測，這是這種設備的另一項優(yōu)勢。紅外傳感器的第三項優(yōu)勢在于，它不會像催化燃燒式傳感器那樣因為毒化劑和抑制劑而受損。當然紅外傳感器也有劣勢。紅外傳感器對于氫氣、乙炔、丙稀晴、*和二硫化碳等可燃氣體無反應，這是紅外傳感器的劣勢。環(huán)境高濕度以及環(huán)境溫度和壓力變化對于紅外傳感器信號輸出的影響很大，這是紅外傳感器的另一個問題。
催化燃燒式傳感器具有固有線性響應特性。也就是說，儀器根據(jù)某種特定氣體的要求標定以后，如果出現(xiàn)其它氣體，儀器讀數(shù)是線性的，而且有比較接近的標定系數(shù)。紅外傳感器的性能與其*不同。
甲烷紅外傳感器(CH4 IR)
對于甲烷之外的其它氣體，甲烷紅外傳感器的響應非線性程度很大。例如，如果存在甲烷氣體，甲烷紅外傳感器可產(chǎn)生線性響應，如果出現(xiàn)的是戊烷，讀數(shù)將高于實際LEL數(shù)值。這種傳感器對于其它氣體會產(chǎn)生非線性響應，所以無法像催化燃燒式傳感器那樣利用簡單標定系數(shù)修訂讀數(shù)。傳感器對于甲烷的整體敏感度很好，因此適合用于0至99%體積濃度甲烷的檢測。請參見以下圖示，其中展示了甲烷紅外傳感器對于其它相關氣體的非線性響應特性。
下表所示為傳感器讀數(shù)2.5%VOL時，各可燃氣體的實際濃度。
| 檢測的可燃氣體 | 儀器讀數(shù) |
| 2.1%VOL（78%LEL）乙烯 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 1.2%VOL（36%LEL）乙醇 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 1.1%VOL（55%LEL）丙烯 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.7%VOL（23%LEL）乙烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.65%VOL（31%LEL）丙烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.6%VOL（32%LEL）丁烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.55%VOL（39%LEL）戊烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
可以看到，大多數(shù)時候，檢測氣體的實際濃度低于儀器讀數(shù)。但是對于乙烯和丙烯來說，情況相反。如果使用甲烷紅外傳感器檢測甲烷之外的其它氣體，必須了解環(huán)境中含有哪些可燃氣體，以及甲烷紅外傳感器對于特定氣體的響應特性。
可燃氣體紅外傳感器（LEL IR）
與甲烷紅外傳感器不同，如果可燃氣體紅外傳感器根據(jù)丙烷的要求進行標定，對于其他可燃氣體的響應線性程度更高。圖中所示為可燃氣體紅外傳感器對于常見可燃氣體的響應情況。
用丙烷對紅外傳感器進行標定，用戶可使用如下所示標定系數(shù)計算檢測的可燃氣體的實際濃度。
| 采樣氣體 | 標定系數(shù)* |
| 丁烷 | 0.97 |
| 戊烷 | 0.89 |
| 己烷 | 0.8 |
| 乙醇 | 1.65 |
| 乙烯 | 3.4 |
| 丙烯 | 1.69 |
| 乙烷 | 1.01 |
| 環(huán)戊烷 | 1.62 |
| 甲烷 | 3 |
| 氯甲烷 | 0.966 |
| 環(huán)氧乙烷 | 0.845 |
| 甲醇 | 2.22 |
| 甲苯 | 1.18 |
| 異丙醇 | 1.43 |
| 丙酮 | 3.28 |
| 二甲苯 | 1.51 |
| 乙酸乙酯 | 1.69 |
| 二氯乙烷 | 8.57 |
*上述標定系數(shù)只適用于體積比濃度不超過2.5%VOL的氣體。不同傳感器的標定系數(shù)也不相同，公差為+/-25%VOL。
將上述標定系數(shù)用于修訂儀器的氣體檢測讀數(shù)，用戶可將丙烷讀數(shù)換算為具體檢測氣體的濃度。這種傳感器的劣勢在于，傳感器對于某些氣體(例如甲烷、乙烯和二氯乙烷)的響應性能有限。有關情況可參見上表，其中標定系數(shù)不低于3。
哪一種傳感器適合我？
我們對不同傳感器技術的功能、優(yōu)勢和劣勢，以及Ventis Pro5中兩種紅外傳感器（CH4紅外傳感器和LEL紅外傳感器）的差異進行了說明。下表可作為選擇適當可燃氣體傳感器時的快速指南。
哪一種可燃氣體傳感器技術更適用：催化燃燒式傳感器還是紅外傳感器？
| 優(yōu)勢：催化燃燒傳感器 | 優(yōu)勢：紅外傳感器 |
| ?多種可燃氣體作業(yè)環(huán)境，包括乙炔和氫氣 | ?比較長的運行時間是關鍵因素 |
| ?傳感器需要耐受高濕度環(huán)境以及較大的溫度和壓力變化 | ?儀器要在氧氣含量不足的作業(yè)環(huán)境中使用 |
| ?傳感器需要暴露在包含大量催化珠毒化劑或抑制劑的作業(yè)環(huán)境中 |
哪一種紅外傳感器更適用：CH4紅外傳感器還是LEL紅外傳感器？
| 優(yōu)勢：CH4紅外傳感器 | 優(yōu)勢：LEL紅外傳感器 |
| ?只需要檢測天然氣，或只能夠接受%VOL形式的甲烷讀數(shù) | ?需要檢測多種可燃氣體，能接受傳感器對于甲烷、乙烯和二氯乙烷的較低響應程度 |
| ?主要檢測甲烷或天然氣，但是環(huán)境中可能包含其它已知的可燃氣體 | ?可確定檢測的氣體類型，而且有必要使用標定系數(shù) |
| ?需要% LEL讀數(shù)，而不是% VOL讀數(shù) |
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