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气体分子
电信号
• • • • • •
氧离子检测器 可视光干涉 触媒酸化式 化学发光式 紫外线分线方式 隔膜电极方式
气体检测领域传感器技术介绍
根据不同因素选择不同原理的传感器
• 理研公司有着20多种不同检测原理的传感器。其目的就是 能满足客户不同的需求。为客户选择最合理、最可靠的传 感器。 • 对于客户提出的要求，我公司会根据客户的使用环境，如 环境中温湿度影响、 防爆要求、采样方式、被测气体的成 分（充分考虑背景环境和干扰气体的影响）、气体的性质、 浓度、范围，等诸多因素。有针对性的为客户提供多个有 效、实用的气体检测系统的解决方案，让客户能选择出最 经济适合的方案。（如检测管道内的气体时应采用泵吸式 的气体检测器） • 为顾客提供安心的环境
所使用的都是连续不断地检测的固定式气体检测器。
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气体检测领域传感器技术介绍
如何计量气体浓度
• 计量单位介绍： %VOL------体积百分数. PPM-------体积百万分比 %LEL------意思是爆炸下限，也就是将被测气体的爆炸下限浓度分成100等 份来测量.
以H2为例（爆炸下限为4%VOL） 4%VOL=100%LEL=40000PPM
目前用于安全目的，对有毒气体进行检测报警的仪器 大部分使用定电位电解法传感器。这种传感器对毒性气体 检测灵敏度高，由于不同气体电解电位不同，因此对气体 选择性好，能用这种检测数十种不同毒性气体。 定电位电解式传感器构造如图所示(见下一页)：
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其构造是在塑料的容器内装有隔膜、作用电极， 对电极和电解液预先通过电压电源向二极间输 送氧化电位，当要测定的气体通过隔膜进入传 感器时，在作用电极和电解液的界面处发生氧 化反应，与要检测气体的浓度相对应的电子到 达电极处，扩散电流流向二极。因该扩散电流 与气体浓度成比例，通过增幅等电路便可在仪 器中检测气体浓度。
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传感器技术
接触燃烧方式 0-100%LEL
接触燃烧式（可燃性气体） 特长 HW
– 传感器的气体浓度值输出到爆炸下限的浓度（LEL） 都是线性输出。 使用环境中的温度、湿度对传感器几乎没有影响。 精度、再现性都非常优越。 传感器的安装非常简便。
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具有长期安定性、寿命长。
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接触燃烧式传感器是目前可燃性气体检测仪最广泛使用的传感器元件。 检测元件的构造如图如下：
KS-0470
平台部分
气体第1输出中继 气体第2警报输出中继 故障警报输出中继 各个接点输出
传感器的构造 1． 主体 阴极（银等贵金属） 阳极（铅等贱金属） 4． 电解液 5． 薄膜 6． 热敏电阻
• 气体 试样 中的氧气透 过 薄膜，溶解于 电 解液中， 在阴极发生如（1）式的还原反应，在阳极则进行 （2）式的氧化反应及（3）式铅溶解在电解液的反 应。 O2+2H2O+4e-→4OH- (1) 2Pb→2Pb+2+4e(2) Pb+2+3OH-→HPbO2- +H2 O(3) 所以概括起来，与氧分压成比例的电流流过。
半导体工厂检测区域／检测点
什么是气体传感器
它是一种可以检测气体分子，并产生电信号的传 感器。所产生的电信号与气体浓度呈正比增长关 系。 根据各种不同的要求和条件选择不同检测原 气体传感器 理传感器 • • • • • • • • • • 接触燃烧 新陶瓷 热线型半导体 半导体 电化学 隔膜分离型电化学 格尔巴尼电池 红外线 热粒子化方式 磁带式光电测光学
接触燃烧方式 0-100%LEL 新陶瓷方式 PPM－ %LEL
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热传导方式 0-100%VOL
半导体方式 0-2000PPM
（控制工艺流程）
传感器技术
电化学方式（检测毒性气体） 特点 ES-K
– – – – – 毒性气体能高感度的检测出来。（例：AsH3 0~0.2ppm） 选择不同的定电位就能有选择性的检测出不同的气体。 能得到直线型的信号输出、检测低浓度的气体的精度是非 常优越的。 制品具有小型化、轻量化。功耗极小。 不易受干扰气体的影响。
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传感器技术
热粒子化方式（检测毒性有机金属气体） 特点 • 物理性的检测原理，检测针对性强。长期稳定 的性能。 • 不会形成加热固定氧化物，不受一般气体的干 扰。 • 用途：测量气体，半导体工厂的MO（有机金属） 气体等。（TEOS，SIH4，TMB，TMP）
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热粒子化式传感器：SS
平台部分的装卸 无需工具！
KS-0470
4位数码表示
电源灯(PW/TR) 第1警报灯(ALM1)) 第2警报灯(ALM2) 维修灯(SKIP) 浓度表示用ＬＥＤ （浓度直读式）
警报测试切换/设置开关(TEST/SET)
电源开关
流量调整/UP・DOWN开关(FLOW ADJ./▲▼) 模式转换开关(MODE)
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• • • •
这种电化学传感器不附加外部电源。靠传感器本身所具 有的内部能量发出某种气体浓度信号的传感器称为伽伐 尼电池式传感器。 测氧时，氧气通过隔膜到达阴极时，在电极上被还原， 产生与氧气浓度成比例的电流，该电流经过增幅放大后 在仪器上可检测到氧气浓度。 氧气检测器与其他不同的地方在于：正常情况下显示 20.9％vol。
由补偿元件和检测元件组成惠斯登电桥电路。电路通以稳定的电压给元件加热。在无可燃气体的 情况下，电桥处于平衡状态，当检测元件接触到含氧可燃气体时，在检测元件表面进行接触燃烧 反应。这种反应热使检测元件的温度上升，电阻发生变化，而补偿元件的表面因没有涂铂、钯触 媒，因此补偿元件对可燃性气体是惰性的，不产生燃烧反应，补偿元件电阻仍保持不变。检测元 件燃烧反应电阻变化与可燃性气体浓度在一定范围内成比例关系的，也就是电桥电路因检测元件 电阻变化而输出电流也变化，其输出电流与可燃性气体浓度大约成线性关系，我们利用这个原理 就可检测可燃性气体的浓度。
4位数码表示
KS-0470
具通信机 能装备
超小型 内藏智能化 传感器
具自我诊 断机能 显示各种传 感器情报
具2级警报机 能输出接点
具维修模式
KS-0470
更方便维修①
传感器的交换
传感器的装卸 无需工具！
KS-0470
更方便维修②
泵的交换
泵的装卸无需 工具！
KS-0470
更方便维修③
取出平台部分
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KS-0470
内藏智能化传感器
特殊材料气体检测用
智能型的气体检测器
ＧＤ－Ｋ７１Ｄ系列
～Model～
ＧＤ－Ｋ７１Ｄ
：电流传送方式（4-20mA信号）
ＧＤ－Ｋ７１Ｄ－ＮＴ：DC电力线传送方式 ＧＤ－Ｋ７１Ｄ－ＬＮ：LonWorks对应型
过去没有的许多特长
具感度辅正机 能 1年间无需 更换传感器 传感器和吸引泵 一键交换式
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半导体式传感器 此种传感器是利用可燃性气体与金属 酸化物接触后所生成的阻抗值的变化 来检测出气体的原理，是针对毒性气体 到可燃性气体都可检测的检测传感器。 【构造】 传感器是由电热线圈和铝管体上形 成的金属酸化物半导体构成的。在铝管 体的两端为检测出半导体的阻抗值而 设置了两个金的电极。
【原理】 将电热丝加热为350~400℃、使金属酸化物 半导体表面大气中的氧气以氧离子形式吸附 在其表面、以保证半导体的一定阻抗值。 如表面上与甲烷气体等接触时、化学反应使 吸附的氧离子酸化脱离。 传感器表面的化学反应原理为下图所示 CH4+4O（2-） → CO2+2H2O+8e于是甲烷气体将传感器表面吸附的氧元素消 耗后，使传感器内部的自由电子数量增加、从 而使阻抗值变小。测出这个阻抗值的变化、就 可以求的气体浓度值。
•用直径约0.05mm的铂金丝，绕成 螺旋状，并切成相同的一小段，在 铂金旋圈外分多次涂上氧化铝载体， 做成白色多孔元件(补偿元件)，取 其中一个作为补偿元件(该元件不 与可燃性气体进行接触燃烧)。另 一个在载体上面涂以含铂、钯的溶 液，使元件表面形成触媒体，这种 元件叫检测元件。当含氧气的可燃 性气体接触到检测元件表面时，能 产生接触燃烧反应。由于检测元件 表面涂铂、钯触媒，因此气体在爆 炸下限以下可以燃烧。
反应原理： 当CO接触到作用电极时发生如下反应： CO+H2O→CO2+2H++2e-的阳极反应。 另外在空气中和氧接触的对电极发生 1/2 O2+2H++2e-→H2O的阴极反应。 整个反应为 CO＋1/2 O2→CO2 由于阳极反应时多两个电子，对电极反 应时少两个电子，此时增幅器的回路发生 电流，即检测CO的氧化反应电流，由此可 测定CO浓度。
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传感器技术 • 隔膜伽伐尼电池式（检测氧气）OS 这种电化学传感器不附加外部电源。靠传感器本 身所具有的内部能量发出某种气体浓度信号的传 感器称为伽伐尼电池式传感器。即使温度发生急 剧的变化，也会呈现出良好的指示稳定性。 制品具有小型化、轻量化。 不需要外部另接电源。 到纯浓度的氧气为止、都是线性输出。 寿命长（可用2~3年）。
• • • • • • • • [结 构 ] 是由加热气体的热分解器和检测酸化物粒子的检测器构成。 热分解器是由中心发热体卷着石英管，外部设有断热材料组成。 粒子捡出器是由用α线常时进行离子电流发生的测定室和同一构造 的补偿室（不通入气体）组成。 [原理] TEOS等的有机金属（MO）气体，过度加热的话，会生成一种粒子状 的氧化物，氧化物等通过热分解器分解成气体样本，通入粒子捡出 器。 在粒子捡出器的测定室，用内部α线源把空气离子化，产生离子电流。 另一方面，补偿室也同样有离子电流流出，这2个电流相对捡出器的 电流变为0。这时测定室里通入的气体中含有粒子的话，这个粒子被 α线吸收后，测定室的离子电流减少，捡出器得出和补的电流差。