气体检测ppt课件

烷检定器和与煤矿安全生产监测系统相配接的KG3001型甲烷 传感器，波兰生产的CKA型高浓度甲烷传感器和德国生产的BD 甲烷传感器等等。
第三节 载体热催化原理气体检测
一、载体热催化的特点 1、对可燃气体下限以下气体浓度的测量，其输出呈线性； 2、对于爆炸下限以下浓度测量时，能输出数十毫伏的电信 号，灵敏度高； 3、对不可燃气体不反应； 4、受硫化物、卤化物、硅氧基化合物及砷、氯、铅等化合 物和空气中的OH键及氮氧化物影响，元件产生中毒现象； 5、元件遇到高浓度可燃气体时，易损坏； 6、元件工作温度高，表面温度在300～400℃，而内部温度 可达700～800℃，对氢气有爆炸性。
第四章 气体检测
一、本章教学目的
掌握气体检测仪表原理、使用及各种气体传感器检测原理。
二、本章主要内容
第一节 气体检测概述 第二节 热导型气体检测
热导型气体检测工作原理、测量热导元件、传感器结构与检 测原理 第三节 载体热催化原理气体检测 热催化元件、热催化型元件检测甲烷等可燃气体的原理、载 体热催化元件的特性、可燃气体遥测报警断电仪 第四节 一氧化碳和硫化氢气体检测 检知管结构和检测原理、定电位电化学一氧化碳传感器、一 氧化碳和硫化氢检测报警器、红外线气体分析
对于混合气体的热导率可以粗略的认为是各组分的热导率
之平均值，即：
n
c ni i i 1
式中： λc、λi——分别为混合气体热导率和i种气体热 导率。ni——为第i 种气体的百分含量。
设空气中有CH4为m，空气的热导率为λa，甲 烷热导率为λ。甲烷和空气混合气体热导率为λc。 则：
cma(1m)
3、气体检测传感器的要求 1) 可燃气体最小值在下限1/10以下； 2) 中毒性气体在允许浓度1/10以下； 3) 可燃性气体反应速度<30S； 4) 中毒性气体反应速度<10S； 5) 无论是可燃气体，还是中毒性气体报警点都任意可调； 6) 工作环境
(1）工作温度-20～40℃； (2）工作电压或电流为工作电源的电压或电流±10%波动; (3）本身要防爆、防中毒； (4）防振、防冲击、强度大。
第五节 氧气（O2）浓度检测 电化学化测氧、电磁法测氧(O2)、
第六节 光干涉法瓦斯检测器 光干涉式甲烷检定器原理与结构、光学甲烷机检 定器的使用
第七节 气相色谱仪 气相色谱仪组成及检测原理、定性与定量分析
重点与难点： 1、各种气体检测仪表原理； 2、各种气体检测传感器的原理与性能
第一节 概 述
m c a a
由上式可看出，只要测出λc，就可测出m值。
主要气体的导热率
气体名称
空气 O2 CO He H2 NH3 NO CO2 N2O SO2
0℃时热导率 （×10-5） 5.66 5.839
5.647 3.485 3.626 1.9℃时热导率 （×10-5） 7.277 7.88 7.302 40.79 48.97 10.928 7.562 5.484 5.711
第二节 热导型气体检测
一、检测原理 1、热导原理
利用各种气体热导率与空气热导率的差异，以及热导 率与气体浓度的关系原理来实现对气体浓度进行检测的。
各个气体的热导率： 肖节伦德常λ—数气，绝体由气对气的实体温体热验的气度分导确单体分，子率定自位定K热，子由体容运c量a路积比l动/气，程内c热的m体平分k，平.gs分均子J均m子长数速o的l度/度K有，，效ccm直m/径s ，cm
1 3m VC v•n0L32m 2 V (1 C vC/T)
由上式可知，气体的热导率随温度增加而增加，当温度 为定值时，热导率与气体分子直径成反比，分子直径越小， 由其热导率越大，在一般情况下热导率与气压无关。
2、混合气体的热导率
气体的热导率与温度的关系复杂，常用下式表示：
t 0(1t)
式中： λt、λ0 ——分别为t和0℃时的热导率； β——一定范围内气体热导率温度系数。
四、特点
由于纯被测气体或高浓度的被测气体的热导率与空气的 热导率相差较大，所以测量高浓度时，精度高。但是如果被 测气体浓度较低，其热导率与空气的热导率相近，输出信号 较弱，其灵敏度和分辨力很小，因此，这类传感器不适用于 在低浓度下使用。
五、仪器 目前，热导型仪表型号繁多，有我国生产的LRD—1型甲
1、有害气体成份 可燃爆炸性气体：——CH4、C2H4、C2H6、C3H8、H2、C2H2
等 中毒性气体：——CO、H2S、氰氢酸等 窒息性气体：——NH3、N2、CO2等 助燃气体：——O2
2、气体检测传感器的种类 热导类――各类气体 热催化类――可燃性气体 电化类――CO、O2 磁学类――顺磁性气体O2、NO、NO2 光学类――红外线CO、CH4等各种气体 气相色谱类――气体分析，各类气体
2、半导体热敏电阻
RR0exp B0(T 1T 10)
1）金属氧化物半导体
2）炭化硅半导体
3）钛酸钡正特性热敏半导体
热敏电阻的温度系数比铂丝温度系数大得多。当工作温度为 180℃时，相当于铂丝的5倍，故半导体热敏电阻的灵敏度比铂丝灵 敏度高约5～10倍。 特点：（1）受CO2、水蒸气影响较大；
（2）零点飘移； （3）元件的一致性和互换性较差――受加工工艺影响较大。 甲烷的热导率是空气的热导率的1.296倍，因而用热导方法来测 量浓度很低的甲烷时得到输出信号很小，
三、传感器原理
热导式传感器采用电阻温度系数较大的金属丝（铂丝或钨丝）或半导体热 敏电阻作为敏感元件。把性能相同的一对热导元件分别接在电桥电路的两个臂 上，一支放置在与被测气体相通的气室中，叫测量元件；另一支放置在充满地 面标准大气的密闭气室中，叫补偿元件，如图所示。工作时，当测量元件与补 偿元件输入同样的电流后，产生的热量相同，但由于散热介质不同，使两元件 存在一定温差，两元件产生一个与温差相适应的热态电阻差，破坏电桥平衡， 电桥输出一个与被测气体浓度变化成比例关系的电信号。
相对热导率
1 1.03 0.94 5.99 6.65 1.30 1.00 0.615 0.64 0.345
二、热导元件——热量——电阻变换元件、热变元件 1、金属丝热敏电阻
由于
RR 0R 0(1t)
ΔR与t成正比，一般选取用R温度系数较大的材料好，铂 电阻、钨丝、铼钨丝
要求：丝直10～50µm ，纯度愈高愈好， 特点：稳定性好，零漂小，线性好，重复性高，寿命长 缺点：工艺复杂，化学稳定性差；互换性差。