便携式可燃气体仪表检测原理

 石油、化工生产过程中，所处理的油气介质本身就是易燃、易爆介质，特别是天然气和原油、汽油的挥发成分，生产工艺设备的密封失效或事故，会造成可燃气体泄漏。为了避免爆炸、火灾事故的发生，需要用可燃气体报警仪对危险区域的环境进行检测报警，并带动联锁装置自动开启风机，排除险情。可燃气体报警仪的检测原理

可燃气体报替仪，目前常用催化燃烧式和半导体气敏式两种.一般由探侧器和报警控制器组成。探测器的作用是把可燃气体的浓度转换成电信号。控制器由供电电源、信号处理和控制电路组成。一方面对 传感器 提供电源，另一方面把传感器送来的信号放大、处理、显示或报曹，驱动继电器动作。控制器可以显示实时气体浓度、指示正常、故障或报警状态.也可以对探测器进行零点校准、灵敏度校准、高/低限报警值的设定。

1.检测原理

催化嫌烧式和半导体气敏式可嫩气体报带仪，都是用气敏电阻作为测盘元件，将其连接在如图6-25所示的平衡电桥中。当空气中有可嫩气体时，气敏元件电阻变化，造成电桥失去平衡，电桥A、B间输出一个电信号，测量电信号的大小就可测知可燃气体的浓度。当检侧到嫩气浓度大于可燎气体的爆炸下限浓度时，驱动控制电路进行声光报警。

桥路中，电阻R3为检侧用气敏电阻，R4为补偿元件，用于补偿环境温度、电源电压变化等因素的影响。补偿元件上没有催化剂，不与可嫌气体起作用。有的气敏元件将检测、补偿元件封装在一起.

1)催化燃烧式气敏元件

催化燃烧式气敏电阻(见图6-26)，是用氧化铝、氧化硅粉末与作为催化燃烧的触媒材料—金属把盐溶液混合成青状，涂顶在金属铂丝上后，经干燥、高温烧结制成。气敏电阻被封装在陶瓷基座上。

可姗气体在较高的温度下，经把金属触媒催化作用，与氧气发生氧化反应，产生无焰然烧而放热。其放热量与可燃气体的浓度有关。空气中可燃气体浓度越大，所产生的燃烧热越多、沮度越高，其内铂丝的电阻越大。桥路艳出电势与可燃气体的浓度成正比。

实际工作中，气敏元件的铂丝上，保持100-200mA的加热电流，以保持催化燃烧所需的较高温度.

2)半导体气敏元件

半导体气敏元件有电阻型和非电阻型两类。这类气敏元件制造成本低，工作稳定性尚好，检测灵敏度也较高。

电阻型半导体气敏传感器，利用气体在半导体表面的氧化或还原反应，引起半导体载流子数量的增加或减少，从而使敏感元件电阻值变化.

电阻型半导体气敏元件一般由半导体、加热器和封装体等部分组成。加热器的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾烧掉，加速气体的吸附，提高其灵敏度和响应速度。加热器温度一般控制在200-400℃左右。

气敏元件从结构型式来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。图6一27给出几种半导体气敏元件的典型结构。其中((a)为烧结型气敏元件，是以SnO2半导体材料为基体，将铂电极和加热丝埋人SnO2材料中，加压、加温烧结成形。

(b)为薄膜型器件，采用燕发或溅射工艺，在石英基片上形成氧化物半导体薄膜，其厚度在15m以下。薄膜型器件制作方法简单，气敏特性。

(c)为厚膜型器件，是将SnO:或ZnO等材料与3%-5%的硅凝胶混合制成厚膜胶，将其与装有铂电极的氧化物基片组合烧结制成。这种器件离散性小，机械强度高，适合大批量生产，是一种有前途的器件。

非电阻型半导体气敏元件，是将MOS场效应管的栅极材料改用对特定气体有很强吸附性的材料，使器件对某些气体敏感。这一类器件的特性尚不够稳定，目前只能用作气体泄漏的检测。