前期給(gěi)大(dà)家介紹(shào)了影響(xiǎng)氣體傳感器讀數的因素:氣(qì)體濃度、平衡氣(背景氣)、環境溫度和環境(jìng)濕度,今天(tiān)為大家介紹下一個(gè)因素——氣體壓強,詳情如下:
氣體壓強(qiáng):氣體傳感器是測量氣體濃(nóng)度的,當氣(qì)體被壓縮的時(shí)候,氣體的相對濃度(dù)(%VOL)並不會增加,但是(shì)濃度增加了。也就是(shì)說,在單位體積的空間中,所包含的(de)被測氣體(tǐ)分子數增(zēng)加了。因(yīn)此,當氣體(tǐ)相(xiàng)對濃度不變的(de)情況下,氣體壓強增加,氣(qì)體傳感器的(de)讀數也會相應增加。在9I果冻制作厂日常溝(gōu)通中,經常將“壓強”說成“壓力”。因此,在(zài)下文中(zhōng),我也就用"壓力"一(yī)詞代替“壓強(qiáng)”,為(wéi)的是和日常叫法保持一致。
在介紹傳感器使(shǐ)用壓力範圍之前,需(xū)要簡單介紹一下氣體壓力的單位:常見的單位是“大(dà)氣壓”,一個大氣壓為0.1MPa,或者叫100KPa,或者叫1000hPa,這個壓力相當於10M高的(de)水柱對容器底麵產生的壓強。
一、不同傳(chuán)感器的使用壓(yā)力範圍是怎樣(yàng)的?
催化燃燒傳感器(LEL):
LEL傳感器,壓力範圍可以很(hěn)寬,從0-2個大氣壓使用都沒有問題。但要注意,氣體壓力越大,LEL傳感器能測的可燃(rán)氣濃度就會越小。傳感器的輸出(chū)電(diàn)壓如果超過了規格書所規定的(de)範圍,可能會損壞!
電化學傳感器(EC):
因為EC傳感器內部有液(yè)體,因此其壓力範圍不會很寬(kuān),通(tōng)常都是1±0.2大氣壓。壓(yā)力過大,傳(chuán)感器(qì)可能會導致(zhì)漏氣(qì)或漏液,壓力過小(xiǎo),電解液也會從傳感器(qì)頂部“漫”出(chū)來,導致傳(chuán)感器失效。
非色散紅外傳感器(qì)(NDIR):
NDIR傳感器的壓力範圍可以很寬,從0-2個(gè)大氣壓(yā)沒有問題。其壓力範圍取決於光源和探測器的耐壓。如果光源是玻璃燈泡,則玻璃燈泡是有(yǒu)耐壓的。紅外探測器是用金屬殼體和紅外濾波片密封封裝的,因此,探測器也有耐壓的(de)問題。
光離子化(huà)傳感器(PID):
PID傳(chuán)感器的壓力範圍(wéi)不(bú)寬,一般都是1±0.1個大氣壓(yā)。範圍不寬的主(zhǔ)要原因是紫外燈是由(yóu)玻璃(lí)管(guǎn)和晶體封裝而成,並不耐壓。特別(bié)是當溫度很(hěn)高或(huò)很低時,PID並(bìng)不耐壓。
金屬氧化(huà)物半導體(tǐ)傳感器(MOS):
MOS傳感器是實(shí)心的,內部也沒(méi)有液體,因此比較耐壓(yā)。0-2個大(dà)氣壓沒有問題。
二、氣體壓力是如何影響氣體濃(nóng)度測量結果的?
無論是哪(nǎ)種氣體傳感器,實際上都是測的被測氣體的濃度。當壓力(lì)變大(dà)大後,物理(lǐ)和化學變化狀態一定會發生變化,從而使得讀數變(biàn)大了。
三、如何消除環境壓力帶來的影響?
催化燃燒傳感器(LEL):
需要(yào)做壓力補償,現在小型化的MEMS工藝的壓力傳感器已經很成熟了,例如美國的Honeywell、國內的(de)敏芯,都有各種量程、不同分辨(biàn)率和封裝形式的壓力傳感器供應。
電化學傳感器(EC):
首先要將氣室設計好,氣體不能垂直吹向(xiàng)傳感器頂(dǐng)麵,而要平行(háng)於傳感器頂麵吹過。其次,要讓氣體流過(guò)的時候有泄壓的縫隙,不要密封。如下圖,就是一個4係列傳(chuán)感器的標定帽(mào),它(tā)能夠保證氣室內外壓力幾乎一樣(yàng)。
其(qí)次,當氣體壓力實在無法保證常壓的(de)情況下,需要做壓力補償,電化學傳感器靈敏度-壓力係數基本是線性的。
非(fēi)色散紅外傳感器(NDIR):
NDIR也要做壓力補償,但是壓力和讀數並(bìng)非線性關係。不同氣體的壓力-讀數(shù)補償關係也不一樣,需要大量的實(shí)驗來(lái)驗證。上麵圖中是CO2的壓力補償曲線。請注意,該公式是不(bú)能用到其他氣體的。
光離子化傳感器(PID):
PID也(yě)要做壓力補償,但是壓力和讀數並非線性關係。不同氣體的(de)壓(yā)力(lì)-讀數補償關係也不一樣,需要大量的實驗來驗證。
金屬氧化物半導體傳感(gǎn)器(MOS):
幾乎沒有人用MOS在高壓和低壓的情況下使用。因為其溫度(dù)性能、濕度性能不適合做氣體(tǐ)分析和工業監測,隻適用於家庭(tíng)報警,和常壓下使用。










