气体探测基本原理

1、气体探测气体探测 基本篇基本篇 2MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议议程议程 可燃气体和检测原理 有毒气体和检测原理 氧气和检测原理 检测目的及分类3MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议为什么检测为什么检测? ? 为了保护工人的健康和生命安全 为了保护固定资产不受损害 为了履行地区及国家法律法规4MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议5MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议检测什么检测什么? ?Ex(Vol%)(%LEL)(%UEG)O2(Vol%)Tox(ppm)(ml/m3)(mg/m3)危险气体危险气体/ /蒸气蒸气6MSA 2007 仪表经销商会议

2、仪表经销商会议什么是燃烧什么是燃烧? ? 燃烧 = 可燃性气体和氧气间的反应 没有氧气的燃烧 = 不可能 可燃性气体和氧气必须在正确的比例范围内才能燃烧 足够的点火能量使温度上升并产生反应 7MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议8MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议点火能量点火能量点燃空气中可燃性蒸汽/气体所需的最小能量(mJ) 例如: 氢气: 0,01mJ 甲烷: 0,28mJ 己烷: 0,24mJ 氨气: 680,00 mJ9MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议蒸气压蒸气压10MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议闪点闪点使液体可以产生足够的蒸气来引起

3、燃烧的最低温度液体的分类与闪点有关 55o C 100o C 100o C11MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议闪点闪点12MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议定义定义可燃性气体 Ex爆炸性 (检测范围) LEL低爆炸极限（UEG） UEL高爆炸极限 Vol% 体积百分比13MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议LEL and UEL.14MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议100%4,4甲烷甲烷VOL%16LELUEL爆炸范围爆炸范围15MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议空气中的爆炸等级空气中的爆炸等级16MSA 2007 仪表经销商会议仪

4、表经销商会议 LEL LEL 和和 UEL UEL 的作用的作用.17MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议测爆方法测爆方法0-100% LEL 0-100% LEL 量程量程催化燃烧催化燃烧 点式红外点式红外 开路红外开路红外18MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议催化燃烧传感器设计催化燃烧传感器设计19MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议惠斯顿电桥惠斯顿电桥20MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议传感器中毒传感器中毒只对可燃性气体起反应中毒 (H2S, 硅元素, 氟利昂, 氟化碳氢化合物) 会降低灵敏度21MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议

5、催化燃烧传感器催化燃烧传感器 至少需要 9% VOL O2 才能正确测量 至少 4% VOL O2 才会爆炸 22MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议惠斯顿电桥惠斯顿电桥优点优点使用寿命长，响应较快受温度、湿度、压力影响小 成本低可检测多种可燃性气体或蒸气局限性局限性传感器易中毒需一定量的氧气高浓度气体下使用寿命将缩短视环境需定期维护优点与局限性优点与局限性23MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议热传导传感器原理热传导传感器原理 26气体由于热交换而引起温度不平衡 这个温度差异被电子放大并相应的被显示成气体的浓度值 24MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议惠斯顿电

6、桥惠斯顿电桥优点优点检测范围大局限性局限性非特定性，与其他化合物有交互敏感作用无法检测热导接近1的气体(NH3,CO,NO,O2,N2等）热导低于1的气体难以检测，输出信号非线性优点与局限性优点与局限性25MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议点式红外检测原理点式红外检测原理两个探头敏感性对应不同波长范围 可燃性气体会吸收某一波段的红外线到达两个探头的红外线强度之差转换成气体浓度26MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议优点优点精度高，响应极快传感器寿命长探头不会中毒可在高浓度气体或缺氧环境下工作低维护性，无需频繁标定局限性局限性不适合氢气检测成本略高优点与局限性优点与局限性2

7、7MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议开路红外检测原理开路红外检测原理双光束概念 参比光束 吸收光束 测量值%LEL.米28MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议优点优点有精度高，响应极快传感器寿命长探头不会中毒可在高浓度气体或缺氧环境下工作低维护性，无需频繁标定局限性局限性与点式红外比，不能确定漏源成本高发射源及探测器间需无障碍通路优点与局限性优点与局限性29MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议毒气影响毒气影响O rg an ig ram titelB utaneP ropaneC arbon D ioxideM ethaneN itrogenH ydrogenS

8、 u ffo cateeffectH ydrogen IodN itrous gasesP hosgeneH ydrochloric AcidForm aldehydeB rom e and C hlorineH ydrogen FluorideFuel gasAcid vaporAm m oniaS ulfur D ioxideC au sticeffectN itrous O xide (laughing gas)E thyl E therLeadM ercury gasT olueneM ethyl B rom ideC hloroformC arbon M onoxideH ydrog

9、en S ulfideH ydrogen C yanideG asoline/B enzeneE ffect o n b lo o dan d /o r n erve systemT o xicsu b stan ces窒息窒息腐蚀腐蚀血液和神经系统血液和神经系统一氧化碳，甲烷，氮气，一氧化碳，甲烷，氮气， 氢气氢气 丁烷，丙烷丁烷，丙烷燃料气，酸性气体，燃料气，酸性气体， 氨气，二氧化硫氨气，二氧化硫甲醛，溴和氯气，氟化氢甲醛，溴和氯气，氟化氢含氮气体，光气，盐酸含氮气体，光气，盐酸一氧化碳，硫化氢，一氧化碳，硫化氢， 氰化氢，汽油，苯氰化氢，汽油，苯甲苯，溴甲烷，氯仿甲苯，溴甲烷，氯仿一氧

10、化二氮（笑气），一氧化二氮（笑气）， 乙醚，铅，汞乙醚，铅，汞有毒物质有毒物质30MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议缺氧的影响缺氧的影响31MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议CO2对人的影响对人的影响32MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议COCO的影响的影响33MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议H H2 2S S的影响的影响34MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议定义定义 PPMPart Per Million (0,000.1 vol%) PPBPart Per Billion (0,000.000.1 vol%) TLV阈限值 TW

11、A时间加权平均值 (8 hrs) LTEL 长期暴露限值 (8 hrs) STEL 短期暴露限值 (15 min) T90 响应时间35MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议毒气测量方法毒气测量方法 电化学 测毒管 (试剂) 半导体 PID 光电离探测器 声光红外36MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议电化学电化学 O2 传感器传感器隔膜隔膜对电极对电极氧气氧气隔膜隔膜信号信号7-15 mV工作电极工作电极电解液电解液KOH Pb 金37MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议电化学电化学 CO 传感器传感器 对电极对电极隔膜隔膜隔膜隔膜OP参考电极参考电极工作电极工作

12、电极Electrolyte6N H2SO4参考电压参考电压二氧化碳二氧化碳信号信号OP铂铂铂38MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议电化学电化学 H2S 传感器传感器 对电极对电极隔膜隔膜隔膜隔膜OP参考电极参考电极工作电极工作电极电解液电解液6N H2SO4参考电压参考电压信号信号硫化氢硫化氢OP金铂金39MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议优点优点高灵敏度线性输出选择性好局限性局限性存放期有限极度干燥或高浓度气体环境下寿命短优点与局限性优点与局限性40MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议金属氧化半导体原理金属氧化半导体原理氧离子分布在半导体材料表面气体存在时会

13、消弱电极间的电阻电阻变化与气体浓度按比例转换41MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议优点优点工作温度范围大寿命长局限性局限性非特定型，易受干扰线性差湿度对精度有影响易中毒优点与局限性优点与局限性42MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议RHISOBUTEN 0,0 ppmRHe-RH+h x v13.4气体在反应室被紫外灯泡电离离子运动产生电流电流与气体浓度成正比关系+-43MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议优点优点可检测VOC局限性局限性成本高只能检测VOC的总量优点与局限性优点与局限性44MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议声光红外原理声光红外原理气

14、体吸收的红外射线产生声波，通过扩音器探测到这个声音强度并转换成气体浓度 热源红外辐射测量室麦克风滤光器断路器 气体声波气体进 / 出45MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议优点优点检测范围大高灵敏度线性输出选择性好局限性局限性单点成本高优点与局限性优点与局限性46MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议 Ultima XE气体检测仪Ultima X 系列系列气体检测仪气体检测仪 Ultima XA气体检测仪 Ultima XIR气体检测仪47MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议Ultima X 系列系列气体检测仪气体检测仪 Ultima XL/XT气体检测仪 Ulti

15、ma X3气体检测仪48MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议Ultima X 系列气体检测仪系列气体检测仪 创新的设计 两项专利技术 可监测气体范围广泛可燃气（催化燃烧，点式红外）毒气 （电化学）氧气 （电化学） 49MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议Ultima-X 特点特点 碳酸聚酯NEMA外壳 316不锈钢隔爆外壳 UL、CSA、ATEX、CCCF、CCS认证50MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议Ultima-X 特点特点 传感器可热插拔 智能传感器可互换 世界一流的设计51MSA 2007 仪表经销商会议仪表经销商会议世界一流的设计 单块线路板 高可靠性易于维护 外壳和线路板是通用的 -催化燃烧、电化学、红外 多孔进线