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(lái)連續發(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(wèn)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)物的監控非常重要，因此，可以采用可燃氣體傳感器等設備來(lái)進(jìn)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）在一定濃度范圍內均勻混合形成預混氣，遇到火源會(huì )發(fā)生爆炸，燃燒過(guò)程中釋放出大量能量的氣體。

可燃氣體種類(lèi)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(lèi)？

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

半導體型可燃氣體傳感器

在敏感材料內部，自由電子必須穿過(guò)金屬氧化物半導體微晶粒的結合部位（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(dòng)，氣體傳感器的電阻即緣于這種勢壘。在工作條件下當傳感器遇到還原性氣體時(shí)，氧負離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應而導致其表面濃度降低，勢壘隨之降低，導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(jìn)行反應的檢測元件（D）和不與可燃氣體進(jìn)行反應的補償元件（C）2個(gè)部分構成。如果存在可燃氣體的話(huà)，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，可以調整可變電阻（VR）讓電橋回路處于平衡狀態(tài)。然后，當氣體傳感器暴露于可燃氣體中時(shí)，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(gè)變化表現為不均衡電壓（Vout）而可以被檢測出來(lái)。

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、對極與離子傳導體構成。當CO等可燃檢測對象氣體存在時(shí)，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。

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(shí)產(chǎn)生的電子（e-）分別通過(guò)離子傳導體與外部電線(xiàn)（引線(xiàn)）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。

（1/2）O2 + 2H+ + 2e- → H2O …②

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

CO + （1/2）O2 → CO2 …③

當做氣體傳感器使用時(shí)，接通檢測極與對極的電流，來(lái)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(lèi)可燃氣體進(jìn)行檢測。
NDIR氣體傳感器是通過(guò)由入射紅外線(xiàn)引發(fā)對象氣體的分子振動(dòng)，利用其可吸收特定波長(cháng)紅外線(xiàn)的現象來(lái)進(jìn)行氣體檢測的。紅外線(xiàn)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(xiàn)照射氣體后，由于氣體分子的振動(dòng)數與紅外線(xiàn)的能級處于同一個(gè)光譜范疇，紅外線(xiàn)與分子的固有振動(dòng)數發(fā)生共振后，在分子振動(dòng)時(shí)被氣體分子所吸收，氣體濃度與紅外線(xiàn)透射率的關(guān)系符合朗伯-比爾定律。

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