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温湿度对气体传感器的影响

发布时间: 2022-01-17  点击次数: 470次

环境温度:

绝大多数气体传感器对环境温度是敏感的。其原因是不论化学反应、电子元器件,仍是无机和有机材料,性能参数都会随温度而改动。毕竟构成传感器输出的电流和电压的改动。

不同传感器有不同的温度规划范围:


催化燃烧传感器


催化燃烧传感器(LEL):  

LEL的运用温度规划很宽,从-40℃到70℃都可以运用。我国的消防认证所要求的温度规划便是从-40℃到70℃。


电化学传感器


电化学传感器(EC):

电化学传感器温度规划稍微窄一点,一般是-20℃到55℃。类型比较新的EC传感器可以做到在-40℃作业。但是,EC传感器无法长时刻在高温环境作业,首要是因为EC传感器内部有酸性或碱性的液体,在高温的环境中水分会蒸发或迅速添加,然后构成电解液损失或漏液。毕竟的现象便是呼应时刻T90变长,回零时刻变长,灵敏度变低,甚至无呼应。对EC传感器来说,不太可观的情况是高温低湿(HTLH)和高温高湿(HTHH)。


红外传感器


非色散红外传感器(NDIR):

NDIR传感器的温度规划很宽,可以抵达军工级-55℃到100℃以上。在外太空勘探气体就靠它。


PID传感器


光离子化传感器(PID):

PID传感器的温度规划比较窄,做不到像NDIR相同。一般可以承受的便是-25℃到55℃。  


半导体传感器


金属氧化物半导体传感器(MOS):

MOS传感器的温度规划可以很宽,但是温漂相当严重。它的灵敏度的数量级和温度系数的数量级之间是可以比拟的,因而MOS并不适合用在高温文低温环境,只运用于普通的室温环境中。

环境温度是如何影响气体浓度丈量效果?

催化燃烧传感器(LEL):  

先回忆一下LEL传感器的原理:催化珠是铂金丝盘绕而成的,铂金丝的电阻是随温度改动而改动的,温度越高,电阻越大。当铂金丝的温度在四百多度的时分,催化珠表面的催化剂活性初步明显。这时,当催化剂触摸甲烷的时分,甲烷初步燃烧,将热量传导给铂金丝,铂金丝电阻变大。  

了解了原理,此问题就好回答了:当环境温度升高或下降的时分,催化珠中铂金丝的温度也会有改动。虽然催化珠是配对运用,消除掉了一些温度改动带来的影响,那也仅仅对于传感器零点有效,灵敏度仍是会随温度改动而改动的。  

电化学传感器(EC):  

EC传感器内部是产生的氧化复原反应。但凡化学反应,反应速度都会随温度改动而改动。普遍的规律是,温度越低,传感器灵敏度越低,温度越高,传感器灵敏度越高。  

在所有的电化学传感器中,原电池型的氧气传感器(氧电池)的温漂是最小的。从+20℃降温到-20℃,其灵敏度仅下降约10%。氢气传感器的温漂是最大的,从+20℃降温到-20℃,其灵敏度下降约80%。  

非色散红外传感器(NDIR):  

NDIR传感器信号随环境温度改动的要素比较多,包括:光源的光谱、勘探器、滤光片温度系数、运放温度系数、电阻和电容温度系数等诸多要素。当这些要素概括效果的时分,使得NDIR的温度补偿变得非常复杂。这也是NDIR传感器价格高的原因之一。  

光离子化传感器(PID):  

PID的温度漂移首要由电子元器件的温度漂移带来。气体物质的电离能简直不受温度改动的影响。这些电子元器件包括运放、电阻、电容、变压器线圈。  

需求留心的是,当温度低到必定程度,紫外灯(UVLamp)就会点不亮。更丧身的是,紫外灯的两个部件——灯管和透光片会因为热膨胀系数不同而产生裂缝。这样紫外灯就因为漏气而报废了。  

金属氧化物半导体传感器(MOS):  

MOS传感器的温漂是相当大的,这也是MOS传感器不适合工业安全,而只适用于民用环境的首要原因之一。您可能会说,温漂大,做温度补偿不就可以了吗?做过工程师的朋友们都会清楚,让一只温漂超越±30%的传感器在高低温下做到±3%的精度,简直是一件不可能的工作。  

在民用环境,温度改动不大,如10℃-40℃,并且要求精度不高,仅仅要求报警的情况下,MOS的确是不错的低本钱选择。  

怎么消除环境温度带来的影响?  

催化燃烧传感器(LEL):  

一般不需求温度补偿。LEL传感器在研制的过程中,就现已考虑到了温漂。从-20℃到50℃,零点和量程点有1%-3%LEL的温漂,用户也是可以承受的。  

电化学传感器(EC):  

需求做温度补偿,一般用一元二次方程或一元三次方程就能解决。自变量是温度,单位是℃,因变量是归一化后的温度系数,单位是%。  

非色散红外传感器(NDIR): 

 NDIR消除温度的影响办法有几种,本钱都比较高。第一种是公式法,第二种是查表法,第三种是恒温法。  光离子化传感器(PID):  

需求做温度补偿,和EC传感器相似,一般选用一元二次方程和一元三次方程就能解决。  

金属氧化物半导体传感器(MOS):  

有必要做温度补偿,但需求留心的是,即使经过温度补偿,精度也不会很高。因为MOS传感器的一致性欠好,用一致的温度补偿公式恐怕难以抵达精度要求。比较适宜的办法是逐个MOS传感器进行补偿,用一元二次方程,或用查表法。当然,这两种办法本钱也是比较高的。



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