PID传感器检测VOC原理

概述

光离子化技术就是利用光电离检测器（Photoionization Detector，简称PID）来电离和检测特定的易挥发有机化合物（Volatile Organic Compounds，简称VOC）。光电离检测器可探测那些气体电离势能在紫外光源辐射能量水平之下的气体，其高能紫外辐射可使空气中大多数有机物和部分无机物电离，但仍保持空气中的基本成分如N2、O2、CO2、H20 不被电离（这些物质的电离电位大于11eV）

光离子化一个最显著的特点就是气体被检测后，离子重新复合成原来的气体和蒸气，也就是说它是不具破坏性的检测器。可以通俗地讲，PID 就是一台没有色谱柱的便携式色谱。由于可以检测极低浓度的挥发性有机化合物和其它有毒气体。因而对VOC 检测具有极高灵敏度的PID 就在应急事故的各类处理中有着无法比拟的优越性。随着科技的发展，它已经成为环境保护、痕量检测和实时检测污染等方面的强有力工具。

光离子化检测仪的基本工作原理

光离子化检测器使用具有特定电离能（如10.6eV）的真空紫外灯（UVV）产生紫外光，PID 检测技术采用的V-UV 波段在100-200nm ，这个波段是真空紫外灯光源，对大多数有机化合物具有电离能力。在电离室内对气体分子进行轰击，把气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板的电场作用下，离子和电子向极板撞击，从而形成可被检测到微弱的离子电流。这些离子电流信号被高灵敏度微电流放大器放大后，一方面经数据采集卡采样后直接送入计算机的COM 口，通过色谱分析平台对测量结果进行分析和处理。另一方面经电路放大和数据处理，送至显示器显示出浓度等参数值。

光栅技术

光栅技术是PID 的技术核心，9.8eV、10.6eV、11.7eV 能量的控制由光栅决定的，真空紫外放电灯发出的光，根据窗口材料的不同，辐射紫外光的波长有多种，氟化镁晶体稳定的结构是紫外光栅的优选材料。116.9 nm 波长的晶体是检测有机化合物常用的一种材料。

校正系数

校正系数（CF，也称之为响应系数）是使用PID时特别要注意的一个参数。它们代表了用PID测量特定气体的灵敏度。它用在当以一种气体校正PID后，通过CF直接得到另一种气体的浓度，从而减少了准备很多种标气的麻烦。

制造厂商选用的标气是异丁烯，所以VOC检测仪出厂时都用异丁烯进行标定。PID传感器生产商

目前市面上能买到的PID传感器来自两家公司，一家是英国ION，另外一家是美国Baseline，这两家公司都是知名大公司，传感器性能相差无几，不同的是硬件电路、软件算法，软件算法决定了响应速度和准确性。

VOC检测方法通常分为两种：一种是快速出数据的PID检测法，一种是气相色谱法。PID检测法

光离子化技术就是利用光电离检测器（Photoionization Detector，简称PID）来电离和检测特定的易挥发有机化合物（Volatile Organic Compounds，简称VOC）。光电离检测器可探测那些气体电离势能在紫外光源辐射能量水平之下的气体，其高能紫外辐射可使空气中大多数有机物和部分无机物电离，但仍保持空气中的基本成分如N2、O2、CO2、H20 不被电离（这些物质的电离电位大于11eV）。

PID检测法可以是在线式的，速度很快，只需几秒钟即可得到结果，但是他无法知道有哪些种类VOC气体。有些VOC气体无法测量，比如甲醛。

气相色谱法

气相色谱法是非在线式的，需要采样回实验室分析，结果需要几天才能出来，检测结果能知道有哪些种类的VOC气体以及每种有多少含量。

所以如果您想快速测量，必须用PID传感器的VOC检测仪；如果您想知道成分，采样回去用色谱仪分析。

这两种检测方法的特点：

PID检测法：快速，应用领域广，便携和在线产品都很成熟，使用操作简单，不需要专业人士，成本低，一般国产仪器在10000-20000人民币，进口仪器20000-40000人民币；

气相色谱法：检测精准，适用于实验室分析，需要专业人士操作，成本较高，一般价格在几十万。

概述

光离子化检测器可以测量0.1到2000 ppm的VOC和其它有毒气体。PID是一个高度灵敏的宽范围检测器，可以看成一个“低浓度LEL检测器”。如果将有毒气体和蒸气看成是一条大江的话，即使你游入大江，LEL检测器可能还没有反应，而PID则在你刚刚湿脚的时候就告知你。

从某种意义上讲，VOC是保证工业的发展的化学物质，包括：有机化学物质(主要的应急事故) 、燃料、油料润滑、油脂、脱脂剂溶剂、涂料、塑料和树脂。

离子化电位

所有的元素和化合物都可以被离子化，但在所需能量上有所不同，而这种可以替代元素中的一个电子，即将化合物离子化的能量被称之为“电离电位”（IP），它以电子伏特（eV）为计量单位。由UV灯发出的能量也以eV为单位。如果待测气体的IP低于灯的输出能量，那么，这种气体就可以被离子化。

检测范围

大量的可以被PID检测的是含碳的有机化合物。包括：

•芳香类：含有苯环的系列化合物，比如：苯，甲苯，萘等

•酮类和醛类：含有C=O键的化合物，比如：丙酮等

•氨和胺类：含N的碳氢化合物，比如二甲基胺等

•卤代烃类、硫代烃类、不饱和烃类、烯烃等

•醇类

•不含碳的无机气体：氨、砷、硒等，溴和碘类等

检测盲区

PID不能检测出的气体有：放射性，空气(N2, O2, CO2, H2O)，常见毒气(CO, HCN, SO2)，天然气(甲烷、乙烷、丙烷等)，酸性气体(HCl, HF, HNO3)，氟力昂气体，臭氧，非挥发性气体等等。

PID光离子VOC检测仪能做什么，不能做什么

【不能做到的】：

1、无法分辨目标气体包含哪些VOC气体类型。

2、因为VOC气体有好几百种，不同气体危害不同，无法设置统一的报警阀值。

3、能检测超过pid灯能量的范围。比如10.6eV的PID传感器无法检测甲醛，因为甲醛需要10.8eV的紫外灯才能分解。

【能做到的】：

1、测量TVOC总有机挥发物的气体浓度（异丁烯单位）。

2、如果目标气体是单一VOC气体，可以准确测量出这种气体的浓度值，前提是确定该VOC 气体具体名称。

3、如果目标气体是多种VOC气体，且知道每种气体比例，可以准确测量出每种气体的浓度值（仅限具有此功能的VOC检测仪）。

4、如果大概知道目标气体有哪些种类，可以作为危险场所的报警器。通常方法是：根据大概知道的种类，选择报警阀值最小的那个VOC气体的报警阀值作为报警阀值，因为最坏的情况下，都没有报警，那就没事了。

以上这4个功能不是所有的VOC检测仪都能实现，大部分厂家的VOC检测仪仅能实现第1条，第2条需要有CF值功能的检测仪，第3条要有内置和自动计算比例的检测仪，