影響氣體傳感器數(shù)值因素有哪些

1、氣體濃度

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對(duì)于電化學(xué)傳感器來說，其輸出電流隨被測(cè)氣體濃度呈線性變化，一旦被測(cè)氣體濃度發(fā)生變化，傳感器輸出信號(hào)也便隨之發(fā)生變化。例如苯標(biāo)氣，當(dāng)使用苯傳感器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，經(jīng)常遇到檢測(cè)不到苯氣體的信號(hào)，或者信號(hào)很小。這是由于苯氣體相比于空氣密度較大，因此在鋼瓶中易出現(xiàn)苯氣體下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致傳感器檢測(cè)時(shí)無信號(hào)輸出，抑或輸出信號(hào)很小。

另外氣體被吸附也會(huì)導(dǎo)致氣體濃度降低，比如Cl、SO、NH、NO、HCl、HF等吸附性很強(qiáng)的氣體，可觀察到的現(xiàn)象是，打開閥門幾分鐘內(nèi)，傳感器測(cè)試輸出信號(hào)比較低。因此氣體吸附也是影響傳感器讀數(shù)的一個(gè)常見因素，建議使用聚四氟乙烯管氣路，以降低氣體吸附。并且在測(cè)試初始，預(yù)先進(jìn)行通氣5分鐘，以便將氣路中的空氣排出。

2、平衡氣

平衡氣是指儲(chǔ)存于鋼瓶中除了被測(cè)氣體以外的所有氣體，平衡氣也叫背景氣。平衡氣對(duì)物理傳感器影響稍小。但對(duì)于化學(xué)傳感器，平衡氣的成分和濃度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響就比較大。絕大多數(shù)有毒氣體是還原性的氣體，然而還原性氣體被氧化時(shí)需要氧氣參與，包括CO、HS、SO、NH、PH等等。因此在檢測(cè)此類氣體時(shí)，如果氧氣供應(yīng)不足，很容易影響傳感器信號(hào)輸出，常見的現(xiàn)象就是靈敏度偏低，或者輸出信號(hào)先升高后降低。所以在使用電化學(xué)傳感器測(cè)試還原性氣體時(shí)，盡可能采用空氣來平衡氣體。

3、環(huán)境溫度

絕大多數(shù)氣體傳感器對(duì)環(huán)境溫度是敏感的。環(huán)境溫度的高低會(huì)影響電化學(xué)傳感器的零點(diǎn)，其零點(diǎn)是指其在潔凈空氣中的信號(hào)輸出，因?yàn)榭諝庵懈蓴_氣體或者是傳感器電極本身具有一些雜質(zhì)，導(dǎo)致發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并釋放出信號(hào)?；瘜W(xué)反應(yīng)受溫度的影響明顯，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)越劇烈，導(dǎo)致零點(diǎn)越高，反之亦然；環(huán)境溫度還對(duì)傳感器的靈敏度造成影響，短時(shí)間內(nèi)溫度越高，化學(xué)反應(yīng)越劇烈，影響傳感器輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性；因此為了降低溫度帶來的影響，溫度補(bǔ)償是最直接有效的解決辦法。

4、環(huán)境濕度

大多數(shù)氣體傳感器對(duì)環(huán)境濕度是敏感的。濕度就是氣態(tài)水，水如果參與了化學(xué)反應(yīng)或物理過程，那么氣體傳感器就會(huì)有讀數(shù)；如果水在整個(gè)化學(xué)反應(yīng)或物理過程中的作用較小，那么濕度所造成的影響就比較小。傳感器若長時(shí)間處于高溫低濕的環(huán)境中，容易出現(xiàn)電解液揮發(fā)干涸的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電子的傳輸收到制約，內(nèi)阻增大，反應(yīng)速度變慢，靈敏度降低，表現(xiàn)為傳感器靈敏度衰減，直接影響傳感器使用壽命。能夠長期使用的濕度范圍是15%RH-90%RH，最有利的濕度是20℃時(shí)候的60%RH。為了降低溫濕度帶來的影響，對(duì)傳感器溫濕度補(bǔ)償是最直接有效的解決辦法。

5、氣體壓強(qiáng)

氣體傳感器是測(cè)量氣體濃度的，當(dāng)氣體被壓縮的時(shí)候，氣體的相對(duì)濃度并不會(huì)增加，但是絕對(duì)濃度是增加了，也就是說，在單位體積的空間中，所包含的被測(cè)氣體分子數(shù)增加了，因此當(dāng)其相對(duì)濃度不變的情況下，氣體壓強(qiáng)增加，傳感器的讀數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加。

如何消除環(huán)境壓力帶來的影響呢？首先要將測(cè)試工裝設(shè)計(jì)好，氣體不能垂直吹向傳感器頂面，而要平行于傳感器頂面吹過。其次，要讓氣流流過的時(shí)候有泄壓的縫隙，最好不要密封，這樣便能夠保證氣室內(nèi)外壓力幾乎一樣，進(jìn)而消除外界壓力對(duì)測(cè)試結(jié)果帶來的影響。

6、氣體流量

氣體是物質(zhì)的一個(gè)態(tài)，與液體一樣是流體，氣體的流動(dòng)方向是從高氣壓流向低氣壓，壓力差越大，流速就越大。一般說來，流速對(duì)于短時(shí)間之內(nèi)的檢測(cè)結(jié)果影響不大。對(duì)于有加熱功能的傳感器，流速大會(huì)帶走熱量，降低溫度，從而造成傳感器靈敏度改變；對(duì)于電化學(xué)傳感器，氣體流量大會(huì)帶走傳感器內(nèi)部的水份，導(dǎo)致傳感器失效。流量大也不是沒有好處，對(duì)非色散紅外傳感器，流量越大，響應(yīng)越快。

7、老化時(shí)間

大多數(shù)氣體傳感器在使用前需要對(duì)其進(jìn)行老化，電化學(xué)傳感器更是如此。合適的老化時(shí)間可以使傳感器具有穩(wěn)定的輸出。電化學(xué)傳感器在運(yùn)輸過程中，或者在擱置期間，電極表面很容易吸附一些雜質(zhì)，使得在剛通電時(shí)，傳感器讀數(shù)經(jīng)常出現(xiàn)零點(diǎn)偏高，或者輸出值跳動(dòng)等現(xiàn)象。此時(shí)如若進(jìn)行測(cè)試氣體，其得到的測(cè)試結(jié)果明顯有誤差。因此，對(duì)其進(jìn)行合適的老化可以得到穩(wěn)定的輸出，從而減小其對(duì)傳感器讀數(shù)的影響。

8、交叉靈敏度

交叉靈敏度，也稱為交叉干擾，指的是即使目標(biāo)氣體不存在時(shí)也會(huì)導(dǎo)致傳感器內(nèi)的電極發(fā)生反應(yīng)的氣體。能消除這種反應(yīng)嗎？在理想情形下能消除。交叉靈敏度可能會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)氣體檢測(cè)儀出現(xiàn)幾種類型的不準(zhǔn)確讀數(shù)。它們可以是正的(表示氣體的存在，即使它實(shí)際上并不存在，或表示該氣體的水平高于其真實(shí)值)，也可以是負(fù)的(對(duì)目標(biāo)氣體的響應(yīng)降低，在它實(shí)際存在時(shí)表示它不存在，或者顯示的目標(biāo)氣體濃度低于實(shí)際存在的濃度)，干擾氣體也可能引起抑制。

抑制是指當(dāng)傳感器同時(shí)接觸目標(biāo)氣體和抑制氣體時(shí)，傳感器無法記錄目標(biāo)氣體，或者抑制氣體導(dǎo)致傳感器在接觸抑制氣體后的一段時(shí)間內(nèi)(可能是數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天)停止記錄目標(biāo)氣體。

一些制造商會(huì)發(fā)布交叉敏感度的數(shù)據(jù)和圖表，這些數(shù)據(jù)和圖表對(duì)交叉敏感度如何影響產(chǎn)品的讀數(shù)會(huì)有一定的解釋。然而，重要的是不要過分依賴這些數(shù)據(jù)：電化學(xué)傳感器之間可能存在巨大差異，制造商可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)改變其傳感器設(shè)計(jì)和規(guī)格，科學(xué)認(rèn)識(shí)也在不斷發(fā)展。因此，與制造商的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)保持聯(lián)系是一個(gè)更好做法，他們了解最新信息，并最有資格對(duì)指定的傳感器提出建議。確保參與氣體檢測(cè)的所有工作人員都了解交叉敏感度和干擾的性質(zhì)，并對(duì)其可能產(chǎn)生的影響保持警惕，也是非常明智的做法。

編輯：黃飛

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