檢測儀的分類和原理
文章出處:http://v2da.com/責任編輯:消防檢測儀器設備人氣:516發(fā)表時間:2020-08-16 06:44:26
氣體檢測儀的關鍵部件是氣體傳感器。
氣體傳感器從原理上可以分為三大類:
A) 利用物理化學性質的氣體傳感器:如半導體式(表面控制型、體積控制型、表面電位型)、催化燃燒式、固體熱導式等。
B) 利用物理性質的氣體傳感器:如熱傳導式、光干涉式、紅外吸收式等。
C) 利用電化學性質的氣體傳感器:如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。
根據(jù)危害,我們將有毒有害氣體分為可燃氣體和有毒氣體兩大類。由于它們性質和危害不同,其檢測手段也有所不同。
可燃氣體是石油化工等工業(yè)場合遇到最多的危險氣體,它主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣體:如一氧化碳等。可燃氣體發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,那就是:一定濃度的可燃氣體,一定量的氧氣以及足夠熱量點燃它們的火源,這就是爆炸三要素,缺一不可,也就是說,缺少其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。當可燃氣體(蒸汽、粉塵)和氧氣混合并達到一定濃度時,遇具有一定溫度的火源就會發(fā)生爆炸。我們把可燃氣體遇火源發(fā)生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限,簡稱爆炸極限,一般用%表示。實際上,這種混合物也不是在任何混合比例上都會發(fā)生爆炸而要有一個濃度范圍。當可燃氣體濃度低于LEL(最低爆炸限度)時(可燃氣體濃度不足)和其濃度高于UEL(最高爆炸限度)時(氧氣不足)都不會發(fā)生爆炸。不同的可燃氣體的LEL和UEL都各不相同(參見第八期的介紹),這一點在標定儀器時要十分注意。為安全起見,一般我們應當在可燃氣體濃度在LEL的10%和20%時發(fā)出警報,這里,10%LEL稱。
作警告警報,而20%LEL稱作危險警報。這也就是我們將可燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測儀的原因。需要說明的是,LEL檢測儀上顯示的100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的100%,而是達到了LEL的100%,即相當于可燃氣體的最低爆炸下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體積濃度(VOL).在工作中,以LEL方式測量這些氣體的檢測儀是我們常見的催化燃燒式檢測儀。它的原理是一個雙路電橋(一般稱作惠斯通電橋)檢測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上涂有催化燃燒物質,不論何種易燃氣體,只要它能夠被電極引燃,鉑金絲電橋的電阻就會由于溫度變化發(fā)生改變,這種電阻變化同可燃氣體的濃度成一定比例,通過儀器的電路系統(tǒng)和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接測量可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測器也可以在市場上得到,同時,也已經(jīng)有了LEL/VOL合二為一的檢測器。VOL可燃檢測器特別適合于在缺氧(氧氣不足)的環(huán)境中測量可燃氣體的體積(VOL)濃度。
有毒氣體既可以存在于生產(chǎn)原料中,如大多數(shù)的有機化學物質(VOC),也可能存在于生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)的副產(chǎn)品中,如氨、一氧化碳、硫化氫等等。它們是對工作人員造成危害最大的危險因素。這種危害不僅包括立即的傷害,如身體不適、發(fā)病、死亡等等,而且包括對于人體長期的危害,如致殘、癌變等等。對于這些有毒有害氣體的檢測是我們發(fā)展中國家應當開始引起充分重視的問題。
表 常見有毒有害氣體的TWA(8小時統(tǒng)計權重平均值)、STEL(15分鐘短期暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC(車間最大允許濃度)mg/m3。
有毒氣體 TWA STEL IDLH MAC
氨氣 (NH3) 25 35 500 30
一氧化碳(CO) 25 -- 1500 30
氯氣 (Cl2) 0.5 1 30 1
氰化氫 (HCN) 10 4.7 50 0.3
硫化氫(H2S) 10 15 300 10
一氧化氮 (NO) 25 -- 100 --
二氧化硫(SO2) 2 5 100 15
VOC* 50 100 -- --
隨氣體種類不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定的不同目前,對于特定的有毒氣體的檢測,我們使用最多的是專用氣體傳感器。它可以包括上面。所列的所有氣體傳感器,也包括前兩章所介紹的光離子化檢測儀。其中,檢測無機氣體最為普遍、技術相對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法,也就是我們常說的電化學傳感器。
電化學傳感器的構成是:將兩個反應電極--工作電極和對電極以及一個參比電極放置在特定電解液中(如上圖如示),然后在反應電極之間加上足夠的電壓,使透過涂有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化還原反應,再通過儀器中的電路系統(tǒng)測量氣體電解時產(chǎn)生的電流,然后由其中的微處理器計算出氣體的濃度。
目前,可以檢測到特定氣體的電化學傳感器包括:一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰氫酸、環(huán)氧乙烷、氯化氫等等。檢測VOC檢測 器可以使用前章介紹的光離子化檢測器。氧氣也是在工業(yè)環(huán)境中,尤其是密閉環(huán)境中需要十分注意因素。一般我們將氧氣含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧),此時很容易發(fā)生爆炸的危險;而氧氣含量低于19.5%為氧氣不足(缺氧),此時很容易發(fā)生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常的氧氣含量應當在20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一種。 蘇州市智淼消防科技有限公司http://v2da.com/
蘇州智淼消防主營:應急管理部發(fā)布最新消防檢測儀器設備全套配備、防雷檢測裝置,火災現(xiàn)場勘查箱、消防監(jiān)督檢查驗收箱、消防測試煙槍、試水裝置、建筑消防設施檢測箱、電氣防火檢測設備等,消防檢測設備網(wǎng)址:http://v2da.com/;電話:18910580194(何經(jīng)理)
氣體傳感器從原理上可以分為三大類:
A) 利用物理化學性質的氣體傳感器:如半導體式(表面控制型、體積控制型、表面電位型)、催化燃燒式、固體熱導式等。
B) 利用物理性質的氣體傳感器:如熱傳導式、光干涉式、紅外吸收式等。
C) 利用電化學性質的氣體傳感器:如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。
根據(jù)危害,我們將有毒有害氣體分為可燃氣體和有毒氣體兩大類。由于它們性質和危害不同,其檢測手段也有所不同。
可燃氣體是石油化工等工業(yè)場合遇到最多的危險氣體,它主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣體:如一氧化碳等。可燃氣體發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,那就是:一定濃度的可燃氣體,一定量的氧氣以及足夠熱量點燃它們的火源,這就是爆炸三要素,缺一不可,也就是說,缺少其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。當可燃氣體(蒸汽、粉塵)和氧氣混合并達到一定濃度時,遇具有一定溫度的火源就會發(fā)生爆炸。我們把可燃氣體遇火源發(fā)生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限,簡稱爆炸極限,一般用%表示。實際上,這種混合物也不是在任何混合比例上都會發(fā)生爆炸而要有一個濃度范圍。當可燃氣體濃度低于LEL(最低爆炸限度)時(可燃氣體濃度不足)和其濃度高于UEL(最高爆炸限度)時(氧氣不足)都不會發(fā)生爆炸。不同的可燃氣體的LEL和UEL都各不相同(參見第八期的介紹),這一點在標定儀器時要十分注意。為安全起見,一般我們應當在可燃氣體濃度在LEL的10%和20%時發(fā)出警報,這里,10%LEL稱。
作警告警報,而20%LEL稱作危險警報。這也就是我們將可燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測儀的原因。需要說明的是,LEL檢測儀上顯示的100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的100%,而是達到了LEL的100%,即相當于可燃氣體的最低爆炸下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體積濃度(VOL).在工作中,以LEL方式測量這些氣體的檢測儀是我們常見的催化燃燒式檢測儀。它的原理是一個雙路電橋(一般稱作惠斯通電橋)檢測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上涂有催化燃燒物質,不論何種易燃氣體,只要它能夠被電極引燃,鉑金絲電橋的電阻就會由于溫度變化發(fā)生改變,這種電阻變化同可燃氣體的濃度成一定比例,通過儀器的電路系統(tǒng)和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接測量可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測器也可以在市場上得到,同時,也已經(jīng)有了LEL/VOL合二為一的檢測器。VOL可燃檢測器特別適合于在缺氧(氧氣不足)的環(huán)境中測量可燃氣體的體積(VOL)濃度。
有毒氣體既可以存在于生產(chǎn)原料中,如大多數(shù)的有機化學物質(VOC),也可能存在于生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)的副產(chǎn)品中,如氨、一氧化碳、硫化氫等等。它們是對工作人員造成危害最大的危險因素。這種危害不僅包括立即的傷害,如身體不適、發(fā)病、死亡等等,而且包括對于人體長期的危害,如致殘、癌變等等。對于這些有毒有害氣體的檢測是我們發(fā)展中國家應當開始引起充分重視的問題。
表 常見有毒有害氣體的TWA(8小時統(tǒng)計權重平均值)、STEL(15分鐘短期暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC(車間最大允許濃度)mg/m3。
有毒氣體 TWA STEL IDLH MAC
氨氣 (NH3) 25 35 500 30
一氧化碳(CO) 25 -- 1500 30
氯氣 (Cl2) 0.5 1 30 1
氰化氫 (HCN) 10 4.7 50 0.3
硫化氫(H2S) 10 15 300 10
一氧化氮 (NO) 25 -- 100 --
二氧化硫(SO2) 2 5 100 15
VOC* 50 100 -- --
隨氣體種類不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定的不同目前,對于特定的有毒氣體的檢測,我們使用最多的是專用氣體傳感器。它可以包括上面。所列的所有氣體傳感器,也包括前兩章所介紹的光離子化檢測儀。其中,檢測無機氣體最為普遍、技術相對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法,也就是我們常說的電化學傳感器。
電化學傳感器的構成是:將兩個反應電極--工作電極和對電極以及一個參比電極放置在特定電解液中(如上圖如示),然后在反應電極之間加上足夠的電壓,使透過涂有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化還原反應,再通過儀器中的電路系統(tǒng)測量氣體電解時產(chǎn)生的電流,然后由其中的微處理器計算出氣體的濃度。
目前,可以檢測到特定氣體的電化學傳感器包括:一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰氫酸、環(huán)氧乙烷、氯化氫等等。檢測VOC檢測 器可以使用前章介紹的光離子化檢測器。氧氣也是在工業(yè)環(huán)境中,尤其是密閉環(huán)境中需要十分注意因素。一般我們將氧氣含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧),此時很容易發(fā)生爆炸的危險;而氧氣含量低于19.5%為氧氣不足(缺氧),此時很容易發(fā)生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常的氧氣含量應當在20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一種。 蘇州市智淼消防科技有限公司http://v2da.com/
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