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影響氣體傳感器的讀數因素之一:氣體濃度
發布時間:2021-03-11 17:42 by sangbay2021瀏覽次數:1349

哪些因素會影響氣體傳感器的讀數?這個看似簡單的問題,其實背后隱藏著很多原理性的知識,涉及面很廣。當遇到氣體儀表讀數不準的時候,很多朋友首先會想到傳感器故障。這也難怪,氣體傳感器并不是沒有缺點的傳感器。當我們遇到此類問題的時候,只能抽絲剝繭,將諸多因素一一排查,才能找出根本的問題,并解決之。

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影響氣體傳感器讀數的因素大約分為以下這些:

1.氣體濃度
2.平衡氣(或叫背景氣)
3.環境溫度
4.環境濕度
5.氣體壓強
6.氣體流量
7.傳感器壽命
8.交叉靈敏度

從開始談起:
1.氣體濃度
毋庸置疑,氣體傳感器對被測氣體的濃度是敏感的。氣體濃度越大,傳感器輸出信號改變量就越大。為什么用“改變量”這個詞,而不簡單地用“信號”呢?那是因為氣體傳感器的輸出信號形式是多樣的,信號變化量和氣體濃度之間的關系也是多樣的。
各種氣體傳感器的信號是怎么樣變化的呢?
催化燃燒傳感器元件(簡稱LEL)的電阻是隨可燃氣濃度而變化的。當用一只探測元件、一只補償元件、兩只固定電阻組成惠斯通電橋的時候,
催化燃燒傳感器的輸出表現為電壓輸出。電壓輸出在低濃度(<3%volCH4)時,是呈線性變化的,在高濃度時,呈現出非線性。電壓的改變量以mV計。
電化學傳感器(簡稱EC)的信號形式是電流。輸出電流是隨被測氣體濃度變大而變大的。對于控電位型(也叫定點位電解法)的
電化學傳感器來說,其輸出電流隨被測氣體濃度呈線性變化;對于原電池型的氧氣傳感器來說,其輸出電流呈近似線性的Ln()對數曲線變化。如下圖:

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非色散紅外傳感器(簡稱NDIR)的信號形式是電壓輸出。當被測氣體不存在時,輸出電壓峰峰值較大。當被測氣體濃度變大時,輸出電壓峰峰值隨之變小。但這種變化不是和氣體濃度呈線性關系,而是遵循朗伯比爾定律。濃度低的時候,靈敏度大,濃度高的時候,信號的靈敏度會變小。用數學公式表示某一濃度點的靈敏度為:dV/dC。式中V為信號峰峰值,C為氣體濃度。

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?光離子化傳感器(簡稱PID)的信號形式是電流輸出。當被測氣體不存在時,輸出電流接近于零。當被測氣體濃度變大時,輸出電流隨之變大。這種變化不是和氣體濃度呈線性關系,濃度低的時候,靈敏度高,濃度高的時候,靈敏度低。用數學公式表示某一濃度點的靈敏度為:dI/dC。式中I為電流信號大小,C為氣體濃度。


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金屬氧化物傳感器(簡稱MOS)的信號形式是電阻改變,這一點和LEL傳感器類似。當被測氣體不存在時,MOS傳感器的PN結電阻較大。當被測氣體濃度變大時,PN結電阻隨之變小。這種變化和氣體濃度呈非線性關系。氣體濃度低的時候,靈敏度高,濃度高的時候,靈敏度低。用數學公式表示某一濃度點的靈敏度為:dR/dC。式中R為PN結電阻大小,C為氣體濃度。


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