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影响气体传感器读数的因素之一:气体浓度

发表时间:2020-03-01 12:51



  哪些因素会影响气体传感器的读数?这个看似常见的问题,其实背后隐藏着很多原理性的知识,涉及面也是非常广。当遇到气体仪表读数不准的时候,许多客户首先会想到就是传感器故障。当然这也并不奇怪,气体传感器并非是完美的产品当然也会存在一些问题。当遇到此类问题的时候,将诸多因素进行逐一排查,才能找出根本的问题并解决之,切勿过早判定传感器本身故障。
  
  影响气体传感器读数的因素很多,例如空间范围气体的浓度以及温湿度等等,大约可以分为以下这些:
  
  1.气体浓度
  
  2.平衡气
  
  3.环境温湿度
  
  4.气体压强
  
  5.气体流量
  
  6.传感器寿命
  
  7.交叉灵敏度
  
  先从气体浓度开始谈起:
  
  气体浓度




  

  非色散红外传感器(简称NDIR)的信号形式是电压输出。当被测气体不存在时,输出电压峰峰值最大。当被测气体浓度增大时,输出电压峰峰值随之变小。但这种变化不是和气体浓度呈线性关系,而是遵循朗伯比尔定律。浓度低的时候,灵敏度大,浓度高的时候,信号的灵敏度会变小。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dV/dC。式中V为信号峰峰值,C为气体浓度。

 气体传感器对被测气体的浓度是敏感的,这一点毋庸置疑。气体浓度越大,传感器输出信号改变量就越大。为什么用“改变量”这个词,而不用“信号”呢?因为气体传感器的输出的信号形式是多样的,信号变化量和气体浓度之间的关系也不同。各种气体传感器的信号是怎么样变化的呢?

  
  催化燃烧传感器元件(简称LEL)的电阻是随可燃气浓度而变化的。当用一只探测元件、一只补偿元件、两只固定电阻组成惠斯通电桥的时候,催化燃烧传感器的输出表现为电压输出。电压输出在低浓度(<3%volCH4)时,是呈线性变化的,在高浓度时,呈现出非线性。电压的改变量以mV计。
  
  电化学传感器(简称EC)的信号形式是电流。输出电流是随被测气体浓度增大而增大的。对于控电位型(也叫定点位电解法)的电化学传感器来说,其输出电流随被测气体浓度呈线性变化;对于原电池型的氧气传感器来说,其输出电流呈近似线性的Ln对数曲线变化。
  
  
  

  金属氧化物传感器(简称MOS)的信号形式是电阻改变,这一点和LEL传感器类似。当被测气体不存在时,MOS传感器的PN结电阻最大。当被测气体浓度增大时,PN结电阻随之变小。这种变化和气体浓度呈非线性关系。气体浓度低的时候,灵敏度高,浓度高的时候,灵敏度低。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dR/dC。式中R为PN结电阻大小,C为气体浓度。

光离子化传感器(简称PID)的信号形式是电流输出。当被测气体不存在时,输出电流接近于零。当被测气体浓度增大时,输出电流随之增大。这种变化不是和气体浓度呈线性关系,浓度低的时候,灵敏度高,浓度高的时候,灵敏度低。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dI/dC。式中I为电流信号大小,C为气体浓度。


光离子化传感器(简称PID)的信号形式是电流输出。当被测气体不存在时,输出电流接近于零。当被测气体浓度增大时,输出电流随之增大。这种变化不是和气体浓度呈线性关系,浓度低的时候,灵敏度高,浓度高的时候,灵敏度低。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dI/dC。式中I为电流信号大小,C为气体浓度。

  
  非色散红外传感器(简称NDIR)的信号形式是电压输出。当被测气体不存在时,输出电压峰峰值最大。当被测气体浓度增大时,输出电压峰峰值随之变小。但这种变化不是和气体浓度呈线性关系,而是遵循朗伯比尔定律。浓度低的时候,灵敏度大,浓度高的时候,信号的灵敏度会变小。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dV/dC。式中V为信号峰峰值,C为气体浓度。
  
  


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