气体探测基本原理

气体探测

[基本篇]第1页，共55页。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第2页，共55页。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第3页，共55页。第4页，共55页。检测什么?Ex(Vol%)(%LEL)(%UEG)O2(Vol%)Tox(ppm)(ml/m3)(mg/m3)危险气体/蒸气第5页，共55页。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

第6页，共55页。第7页，共55页。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:

0,01 mJ甲烷:

0,28 mJ己烷:

0,24 mJ氨气:

680,00

mJ第8页，共55页。蒸气压第9页，共55页。闪点使液体可以产生足够的蒸气来引起燃烧的最低温度液体的分类与闪点有关

<21oC21oC55oC>55oC<100oC100oC第10页，共55页。闪点第11页，共55页。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%

体积百分比第12页，共55页。LELandUEL...第13页，共55页。100%4,4甲烷VOL%16LELUEL爆炸范围第14页，共55页。空气中的爆炸等级第15页，共55页。

LEL和UEL的作用...第16页，共55页。测爆方法0-100%LEL量程催化燃烧点式红外

开路红外第17页，共55页。催化燃烧传感器设计第18页，共55页。惠斯顿电桥第19页，共55页。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)会降低灵敏度第20页，共55页。催化燃烧传感器至少需要

9%VOLO2

才能正确测量至少4%VOLO2才会爆炸

第21页，共55页。惠斯顿电桥优点使用寿命长，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第22页，共55页。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

第23页，共55页。惠斯顿电桥优点检测范围大局限性非特定性，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第24页，共55页。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第25页，共55页。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不适合氢气检测成本略高优点与局限性第26页，共55页。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.米第27页，共55页。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第28页，共55页。毒气影响窒息腐蚀血液和神经系统一氧化碳，甲烷，氮气，氢气

丁烷，丙烷燃料气，酸性气体，氨气，二氧化硫甲醛，溴和氯气，氟化氢含氮气体，光气，盐酸一氧化碳，硫化氢，氰化氢，汽油，苯甲苯，溴甲烷，氯仿一氧化二氮（笑气），乙醚，铅，汞有毒物质第29页，共55页。缺氧的影响第30页，共55页。CO2对人的影响第31页，共55页。CO的影响第32页，共55页。H2S的影响第33页，共55页。定义PPM PartPerMillion(0,000.1vol%)PPB PartPerBillion(0,000.000.1vol%)TLV 阈限值

TWA 时间加权平均值(8hrs)LTEL 长期暴露限值

(8hrs)STEL 短期暴露限值

(15min)T90响应时间第34页，共55页。毒气测量方法

电化学

测毒管(试剂)

半导体

PID

光电离探测器

声光红外第35页，共55页。电化学

O2

传感器隔膜对电极氧气隔膜信号7-15mV工作电极电解液KOH

Pb

金第36页，共55页。电化学CO传感器

对电极隔膜隔膜OP参考电极工作电极Electrolyte6NH2SO4参考电压二氧化碳信号OP铂铂铂第37页，共55页。电化学

H2S传感器对电极隔膜隔膜OP参考电极工作电极电解液6NH2SO4参考电压信号硫化氢OP金铂金第38页，共55页。优点高灵敏度线性输出选择性好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第39页，共55页。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消弱电极间的电阻电阻变化与气体浓度按比例转换第40页，共55页。优点工作温度范围大寿命长局限性非特定型，易受干扰线性差湿度对精度有影响易中毒优点与局限性第41页，共55页。RHISOBUTEN

0,0ppmRHe-RH+hxv13.4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+-光电离（PID）检测原理第42页，共55页。优点可检测VOC局限性成本高只能检测VOC的总量优点与局限性第43页，共55页。声光红外原理气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/出第44页，共55页。优点检测范围大高灵敏度线性输出选择性好局限性单点成本高优点与局限性第45页，共55页。

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UL、CSA、ATEX、CCCF、CCS认证第49页，共55页。Ultima-X

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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、红外多孔进线接口-易于安装

第51页，共55页。艺术级的显示3½

位LCD轮流显示测量值和气体类型通过滚动信息指示故障情形LED指示灯可选

第52页，共55页。现场可编程继电器3个报警继电器1个故障继电器通过控制器可选择报警等级 锁定/非锁定向上量程/向下量程继电器连接常开/常闭励磁/非励磁第53页，共55页。ThankYou!第54页，共55页。内容梗概气体探测[基本篇]。燃烧=可燃性气体和氧气间的反应。没有氧气的燃烧=不可能。己烷:0,24 mJ。氨气:680,00mJ。使液体可以产生足够的蒸气来引起燃烧的最低温度。<21oC。21oC55oC。>55oC<100oC。100oC。Ex 爆炸性(检测范围)。LEL 低爆炸极限（UEG）。UEL 高爆炸极限。LEL和UEL的作用...。0-100%LEL量程。中毒(H2S,硅元素,氟利昂,氟化碳氢化合物)会降低灵敏度。至少需要9%VOLO2才能正确测量。至