CO傳感器研究現(xiàn)狀

1、CO傳感器簡介傳感器簡介 一、一氧化碳傳感器一、一氧化碳傳感器一、一、COCO的產(chǎn)生及危害的產(chǎn)生及危害n性質(zhì)：性質(zhì)： CO是無色、無嗅、無味、無刺激性的氣體，稍溶于水，比重較空氣稍輕。n產(chǎn)生：產(chǎn)生： CO是碳系物質(zhì)不完全燃燒的生成物，井下爆破作業(yè)、內(nèi)燃機(jī)車的排氣、火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸均產(chǎn)生COn危害：危害： 可燃易爆，劇毒。允許濃度，中國是24PPM，日本是50PPM；n檢測方法：檢測方法： 檢知管法、半導(dǎo)體法、電化學(xué)氣體傳感器檢測法、紅外吸收探測法等。二、檢知管法測定二、檢知管法測定COCOn檢知管檢測檢知管檢測CO原理：原理： CO氣體緩慢而穩(wěn)定的流過檢知管時，與管中試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，呈現(xiàn)一

2、定的顏色(比色式)或變色長度(比長式)，來檢測CO的濃度。n檢測劑檢測劑 以活性硅膠為載體，吸附五氧化二碘和發(fā)煙硫酸加工而成。n反應(yīng)方程：反應(yīng)方程： 檢測劑與CO反應(yīng)后由白色變成棕黃色圈，隨著氣流通過棕色環(huán)向前移動，其移動距離與CO濃度大小成正比。24252255()H SOCO I OCOI 硅膠棕色二、檢知管法測定二、檢知管法測定COCO1檢測管外殼（中性玻璃管） 2堵塞物（棉栓、玻璃絲布、耐酸滌綸等）3保護(hù)膠（硅膠吸附試劑以除去干擾氣體）4隔離層（有色玻璃粉等惰性有色顆粒物質(zhì)）5指示劑（活性硅膠吸附化學(xué)試劑）1檔位；2采樣器；3檢測管；4指示劑 二、檢知管法測定二、檢知管法測定COCO圖

3、2.3-2 DQJ-50多種氣體檢定器 圖2.3-1 比長式CO檢知管三、半導(dǎo)體法測定三、半導(dǎo)體法測定COCOn1.半導(dǎo)體檢測半導(dǎo)體檢測CO原理：原理： 半導(dǎo)體氣敏傳感器利用CO氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在CO氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時，被吸附的分子先在表面物性自由擴(kuò)散，失去運動能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附。 當(dāng)氧化型氣體吸附到N型、還原型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時，半導(dǎo)體載流子減少，而使電阻值增大。 當(dāng)還原型氣體吸附到N型、氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時，則載流子增多，使半導(dǎo)體電阻值下降。

4、（具有正離子吸附傾向的氣體有H2、CO、碳?xì)浠衔锖痛碱?，稱為還原型氣體或電子供給性氣體。三、半導(dǎo)體法測定三、半導(dǎo)體法測定COCO半導(dǎo)體氣敏時間半導(dǎo)體氣敏時間(響應(yīng)時間響應(yīng)時間)一般不超一般不超1min。N型材料有型材料有SnO2、ZnO、TiO等，等，P型材料有型材料有MoO2、CrO3等。等。三、半導(dǎo)體法測定三、半導(dǎo)體法測定COCO2.電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器種類及構(gòu)成電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器種類及構(gòu)成 氣敏器件有燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型三種。 電阻型半導(dǎo)體氣敏器件全部附有加熱器。 加熱器作用：燒掉附著在敏感元件表面上的塵埃、油 霧等，加速氣體的吸附，從而提高器件的靈敏度和響 應(yīng)速度。加熱器的溫

5、度一般控制在200400左右。氣敏傳感器暴露在各種成分的氣體中使用，會使其性能變差，其原因為： 工作條件惡劣，檢測現(xiàn)場溫度、濕度的變化很大，又存在大量粉塵和油霧等； 氣體對傳感元件的材料會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)物，附著在元件表面。三、定電位電化學(xué)檢測CO1 1、電化學(xué)氣體傳感器原理、電化學(xué)氣體傳感器原理n電化學(xué)：電化學(xué)：是研究電解質(zhì)溶液與電極相界間的電化學(xué)反應(yīng)過程，即化學(xué)能和電能之間相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)。n電化學(xué)理論指出，在電極和它接觸的電解質(zhì)溶液之間存在著氧化還原反應(yīng)，并有電子的得失。并且各種物質(zhì)在電解質(zhì)溶液中的氧化還原反應(yīng)均在一定的電極電位下進(jìn)行。n標(biāo)準(zhǔn)電極電位：標(biāo)準(zhǔn)電極電位：是指某物質(zhì)在規(guī)定的濃度、溫度

6、條件下的電極電位，當(dāng)電極電位高于該標(biāo)準(zhǔn)電極電位時產(chǎn)生氧化反應(yīng)，反之，則產(chǎn)生還原反應(yīng)。因此，該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位也稱為可逆電極電位可逆電極電位。n如：CO2/CO氧化還原對的可逆電極電位為-0.12V; nO2,H+/H2O氧化還原對的可逆電極電位為+1.23V三、定電位電化學(xué)檢測CO2 2、定電位電化學(xué)、定電位電化學(xué)COCO檢測元件檢測元件n電解液：電解液：硫酸或硫酸水溶液n透氣膜：聚四氟乙烯（透氣膜：聚四氟乙烯（PTFE） 非均相微孔膜，透氣但不透水和離子。 空隙率大則靈敏度高，響應(yīng)時間短，但易漏液。n氣體擴(kuò)散電極：氣體擴(kuò)散電極：（透氣膜電極） 防水透氣膜:PTFE 活性層：鉑黑 PTFE乳

7、液 含有催化劑的多孔膜電極，易于被測氣體與電解液在氣、固、液三相界面上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。工作電極：W對面電極：C參比電極：R圖2.3-3 電化學(xué)CO檢測元件三、定電位電化學(xué)檢測COn工作電極工作電極W W： 電極W受恒電位的控制作用，具有一個恒定的電位；被測量一氧化碳，通過聚四氟乙烯薄膜擴(kuò)散到電極W ， 并在W電極催化劑的作用下與電解液中的水發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和氫質(zhì)子，同時釋放出電子；n對面電極對面電極C： 氧在催化劑作用下與氫質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，并得到電子。W極：極：C極：極：三、定電位電化學(xué)檢測CO/In D FA CO H 式中：n電子轉(zhuǎn)移數(shù)； D-膜中氣體擴(kuò)散系數(shù)； F-法

8、拉第常數(shù)； A-反應(yīng)界面面積；H-擴(kuò)散電極膜厚度；n參比電極參比電極R R：使W和R間保持恒定電位。nW W和和C C間的反應(yīng)電流為間的反應(yīng)電流為I I：法拉第定律1-電源 2-恒位環(huán)節(jié)3-傳感器 4-放大器5-溫度補償 6-指示電表 圖2.3-4 電化學(xué)測CO原理四、GTH500(B)GTH500(B)型型COCO傳感器傳感器( (原原KG9201KG9201、GT500(A)GT500(A)1 1、功能及應(yīng)用：、功能及應(yīng)用： 能連續(xù)監(jiān)測和就地顯示一氧化碳濃度值，并在超限時發(fā)出聲光報警；可與監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。 2、主要技術(shù)指標(biāo)：、主要技術(shù)指標(biāo)：n工作電壓：924V DCn工作電流：100mA

9、 DCn檢測范圍：0500PPm COn檢測誤差：F.S范圍內(nèi)5%(相對誤差)n顯示方式：三位紅色LED顯示(分辨率：1PPm CO)n輸出信號：2001000Hz、1.05.0mADCn防爆型式：Exib礦用本安型n外形尺寸：(19011457)mm圖2.3-5 KG9201CO傳感器傳感器四、GTH500(B)GTH500(B)型型COCO傳感器傳感器( (原原KG9201KG9201、GT500(A)GT500(A)3 3、結(jié)構(gòu)及原理：、結(jié)構(gòu)及原理：89C51單片機(jī)遙控調(diào)校前置放大信號采集聲光報警I/O接口LED顯示watchdog 電路EEPROM信號輸出A/D轉(zhuǎn)換器圖2.3-6 GT

10、H500B一氧化碳傳感器電路原理框圖 四、GTH500(B)GTH500(B)型型COCO傳感器傳感器( (原原KG9201KG9201、GT500(A)GT500(A)4 4、COCO傳感器使用與維護(hù)：傳感器使用與維護(hù)：n連接：連接： 將來自分站的專用電纜航空插頭按對應(yīng)位置插入傳感器上的航空插座，并旋緊固定。電纜航空插頭的接線為： 1號口電源正極，紅色線； 2號口電源和信號負(fù)極，藍(lán)色線； 3號口恒流或頻率信號輸出，白色線； 4號口恒流斷電控制信號輸出，綠色線。四、GTH500(B)GTH500(B)型型COCO傳感器傳感器( (原原KG9201KG9201、GT500(A)GT500(A)n

11、調(diào)校：調(diào)校： 零點調(diào)節(jié)： 在新鮮空氣中使傳感器通電預(yù)熱20分鐘，按遙控器上“選擇選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“1”，然后同時按“”鍵和“”鍵使大數(shù)碼管顯示為0.00，即調(diào)零完畢。 精度調(diào)節(jié)： 按遙控器上“選擇選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“2”，通入濃度為200ppm的標(biāo)準(zhǔn)一氧化碳?xì)怏w，氣體流量控制在200ml/min，再按“”或“”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)氣體數(shù)值一致。四、GTH500(B)GTH500(B)型型COCO傳感器傳感器( (原原KG9201KG9201、GT500(A)GT500(A)n調(diào)校：調(diào)校： 報警調(diào)節(jié)： 按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“3”，然后分別按“”或“”鍵調(diào)節(jié)。自

12、檢： 按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“4”，此時傳感器應(yīng)顯示200ppm，對應(yīng)的輸出信號為520Hz（或2.6mA）。注意：（1）傳感器參數(shù)調(diào)節(jié)后，必須在斷電之前，按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管的顯示值循環(huán)至消隱，修改后的參數(shù)才能存入傳感器的存儲器內(nèi)。否則，此次調(diào)校無效。（2）儀器零點、精度要定期調(diào)校，一般15天一次。四、GTH500(B)GTH500(B)型型COCO傳感器傳感器( (原原KG9201KG9201、GT500(A)GT500(A)n典型故障典型故障 傳感器顯示L.LL： 表示傳感頭內(nèi)部接線松動或檢測元件損壞。 傳感器顯示8.88或反復(fù)顯示00.00： 表示傳感器距離分站太遠(yuǎn)或IC3（7805）故障（正常時其輸入端應(yīng)該在+18V左右，輸出端在+5V左右）。 報警有光無聲或無光無聲： 蜂名器及其連線故障； 報警燈或其控制器件（CD4011）或晶體管(9013)故障。 小數(shù)碼管顯示亂跳或無法控制： 傳感器線路板上數(shù)碼管旁的遙控紅外接收頭（SFH）故障。 五、便攜式五、便攜式COCO檢測儀檢測儀CT1000X型CO檢測報警儀檢測報警儀 測量范圍：02000ppm誤差：10%真值報