氣體傳感器的量程標(biāo)定方法

氣體傳感器量程的標(biāo)定可以是相當(dāng)容易或非常復(fù)雜和昂貴，這取決于該氣體的種類和濃度的范圍。按照原則，為了到達(dá)滿意的精度，目標(biāo)氣體與背景環(huán)境氣體的平衡混合物是最好的標(biāo)定氣體。然而，雖然可以做到，但對(duì)操作工的技能要求比正常的要高。實(shí)際上，大多數(shù)的標(biāo)定氣體是從化學(xué)工廠買來(lái)的。下面的章節(jié)介紹幾種量程標(biāo)定的方法。

A. 預(yù)混合標(biāo)定氣體

預(yù)混合標(biāo)定氣體的方法是氣體傳感器標(biāo)定的首選和最流行的方法。預(yù)混合標(biāo)定氣體可以被壓縮和存儲(chǔ)在一定壓力下的氣瓶中。這些瓶子的尺寸可以是任意的，但是在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定時(shí)，人們喜歡尺寸小而輕的氣瓶。這些小而攜便的氣瓶可分為兩類：低壓和高壓氣體設(shè)備。

低壓氣瓶瓶壁薄重量輕通常是不回收和一次性的。高壓氣瓶是為純化學(xué)危險(xiǎn)品設(shè)計(jì)的。對(duì)于標(biāo)定氣體，這些氣瓶通常壁很厚，可承受的壓力為2000 psi。

為了傳感器的標(biāo)定，使高壓氣體從高壓氣瓶中流出，需要一個(gè)減壓器。它是由壓力控制器、壓力表、流量限流孔組成。流量限流孔是一種在給定的壓力下，允許一定量的空氣流量所適合的極小線孔。

在標(biāo)定過(guò)程中，為了得到適當(dāng)?shù)淖x數(shù)，有些傳感器需要有潮濕度。這種加濕過(guò)程步驟同傳感器零點(diǎn)設(shè)置。

B．滲透設(shè)備

滲透設(shè)備是一個(gè)密封容器，裝有氣液相均衡化學(xué)物質(zhì)。氣體分子通過(guò)滲透容器的邊緣或頂蓋進(jìn)行滲透。氣體分子的滲透速率取決于物質(zhì)的滲透率和溫度。滲透率是長(zhǎng)周期穩(wěn)定的。與滲透化學(xué)物質(zhì)混合形成的恒定的標(biāo)定氣體，在給出溫度后就知道其滲透率。這就需要恒溫口徑測(cè)量器和流量控制器。然而，滲透管連續(xù)以恒定速率輸送化學(xué)物質(zhì)，隨著產(chǎn)生了存儲(chǔ)和安全問(wèn)題。給定氣體的滲透率對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能是太高或太低。例如，高蒸汽壓的氣體滲透太快而非常低的蒸汽壓氣體化學(xué)物質(zhì)所具有的滲透率太低而沒(méi)有任何用途。

滲透設(shè)備大多數(shù)可以在實(shí)驗(yàn)室中找到，常常應(yīng)用于分析儀器上。對(duì)于氣體監(jiān)視，傳感器標(biāo)定需要的濃度是典型的高滲透設(shè)備。因此它的應(yīng)用受到了限制。

C．交叉標(biāo)定

利用交叉標(biāo)定方法，主要是每個(gè)傳感器都遭受其他氣體的干擾。例如，要標(biāo)定100% LEL的乙烷氣體，通常用50%ELE的甲烷氣體來(lái)代替實(shí)際的乙烷氣體。這是因?yàn)橐彝樵谑覝貢r(shí)是液態(tài)具有低蒸汽壓。因此說(shuō)使用精確的混合氣并保持它在高壓力下是很困難的。

換句話說(shuō)，甲烷具有很高的蒸汽壓并非常穩(wěn)定。此外，它可以與空氣混合并保持在很高的壓力下。與乙烷混合氣相比甲烷可用于更多的標(biāo)定場(chǎng)合，同時(shí)它具有長(zhǎng)壽命。50%的乙烷混合氣容易得到。因此，可燃?xì)怏w報(bào)警儀的制造商建議使用甲烷作為標(biāo)定其他氣體的代用品。

有兩種方法可完成甲烷作為標(biāo)定其他氣體的代用品。第一種方法是用甲烷標(biāo)定可燃?xì)怏w報(bào)警儀，同時(shí)，用所獲得的讀數(shù)乘以手冊(cè)中的響應(yīng)因數(shù)來(lái)代替其他氣體的讀數(shù)。最常用催化型傳感器就是如此。

催化型傳感器是線系輸出，因此響應(yīng)因數(shù)的使用符合滿刻度量程。例如，當(dāng)用甲烷標(biāo)定傳感器時(shí)，戊烷的輸出僅僅是甲烷的一半。因此戊烷的響應(yīng)因數(shù)是0.5。所以當(dāng)傳感器實(shí)際檢測(cè)戊烷而用甲烷標(biāo)定時(shí)，讀數(shù)乘以0.5以獲得戊烷的讀數(shù)。

第二種方法仍然是使用甲烷作為標(biāo)定氣，但是標(biāo)定讀數(shù)為雙倍值。例如，使用50%LEL 的甲烷標(biāo)定氣標(biāo)定100%LEL戊烷。雖然標(biāo)定時(shí)使用的是甲烷氣，但儀器標(biāo)定后，其讀數(shù)為戊烷氣體的濃度。

許多低量程有害氣體傳感器可以使用交叉氣體標(biāo)定。同樣，紅外線探測(cè)器對(duì)于任何氣體都以相同的波長(zhǎng)吸收，可以使用交叉標(biāo)定的方法。交叉標(biāo)定方法的優(yōu)點(diǎn)是允許傳感器的標(biāo)定使用一種氣體其量程容易獲得和處理。

然而，使用交叉標(biāo)定的方法也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。一是每個(gè)傳感器的響應(yīng)因數(shù)有所不同，原因是不可能在制造傳感器時(shí)使每個(gè)傳感器都一樣。例如，在催化型傳感器中，加熱器電壓在手冊(cè)中已說(shuō)明。另外響應(yīng)因數(shù)不能使用。響應(yīng)特性將隨加熱器電壓的設(shè)立的不同而變化。因此，使用實(shí)際的目標(biāo)氣體對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定作周期的檢測(cè)是一種好的方法。

穩(wěn)定非易燃和無(wú)毒的各種濃度氣體可以從供應(yīng)商中獲得。詳細(xì)情況請(qǐng)與儀器制造廠商聯(lián)系。

D. 氣體混合

不是所有的標(biāo)定氣體都可用。即使它可用，也有可能在一定的濃度或固定的背景混合氣下，該標(biāo)定氣體不可用。然而，許多混合氣可通過(guò)稀釋后，對(duì)低濃度量程氣體監(jiān)視器進(jìn)行標(biāo)定。