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閱讀：275發布時間：2022-1-25
之前我們寫過紅外可燃氣傳感器和催化可燃氣傳感器的區別，參見《紅外PK催化？論可燃氣傳感器的選擇》。近小編才發現我們的Ventis Pro5居然有3種可燃氣傳感器供選擇。可燃氣體類型多樣，應用環境也很復雜，選擇一款正確的傳感器非常重要。看了本文你可能可以更準確的選擇符合您需求的可燃氣傳感器！
Ventis Pro5可配置三種類型的可燃氣體傳感器：
這些傳感器各具特色，分別適用于特定的應用環境。有時選擇合適的傳感器和技術是一項具有挑戰性的任務。本文將對各項可燃氣體檢測技術進行說明，同時為您提供關于適當傳感器選擇的信息和指南。
催化燃燒傳感器
簡介和工作原理：
催化燃燒式傳感器是應用較為廣泛的針對可燃氣體檢測的傳感器。這種傳感器的檢測元件纏繞成線圈的形狀， 外部涂催化劑，確保其對可燃氣體有反應；而另一個線圈則覆蓋陶瓷，對可燃氣體無反應。選擇同樣電阻值的兩個線圈配對，形成傳感器的檢測珠和參考珠，并將檢測珠和參考珠連接至惠斯通電橋中，施加固定的電壓，將兩個珠加熱至非常高的溫度。如果有可燃氣體進入傳感器，高溫的檢測珠會使可燃性氣體發生無焰燃燒，從而導致溫度進一步提升；參考珠對于可燃氣體無反應，所以其溫度不會改變。檢測珠溫度的提升，將導致電路失衡，終電信號將被轉換為氣體濃度讀數顯示在儀器屏幕上。由于只有少量可燃氣進入傳感器內部發生無焰燃燒，傳感器又是采用防爆設計，所以催化燃燒傳感器不會引起爆炸或燃燒。
催化燃燒式傳感器的優點和劣勢：
與其它所有傳感器一樣，催化燃燒式傳感器也有自身的優勢和劣勢。
催化燃燒式傳感器應用廣泛，設計方案比較簡單，是較為經濟的可燃氣體傳感器，這是一項重要的優勢。這類傳感器的另一項主要優勢在于能夠燃燒可燃氣體，也就是說，理論上講，這類傳感器可檢測所有可燃氣體。但是，在功耗和儀器運行時間方面，這項巨大的優勢也可能成為劣勢。如上所述，這種傳感器需要被加熱到一定溫度才能燃燒可燃氣體，所以功耗比其它類型的傳感器更高。氣體燃燒式傳感器的另一項劣勢在于，催化燃燒式傳感器在氧氣含量嚴重不足的環境中無法檢測可燃氣體，因為可燃氣體的燃燒需要氧氣。對于可能抑制或毒化檢測珠的物質環境，催化燃燒式傳感器無法*發揮氣體檢測功能，這是一個值得注意的問題。抑制劑包括包含下列一種或多種成分的鹵代化合物：氟、氯、溴或碘。已經暴露在抑制劑環境中的催化燃燒式傳感器，隨著時間的流逝，會部分恢復喪失檢測能力。含硫化合物（H2S和SO2）、處于硫化狀態的含硅化合物和含鉛化合物都屬于毒化劑。已經暴露在毒化劑環境中的催化燃燒式傳感器，無法恢復已經喪失的檢測能力。
簡介和工作原理：
在可燃氣體檢測領域，紅外傳感器是僅次于催化燃燒式傳感器的第二常見的檢測設備，而且應用越來越廣泛。氣體進入傳感器之后，暴露在紅外線光束環境中，傳感器通過光學檢測器測量可燃氣體吸收的特定波長的光線強度。傳感器對光學檢測器的響應信號進行優化，確定具體的氣體類型，通常是丙烷或甲烷。如果進入傳感器的氣體濃度增加，吸收的光線強度會成比率增長，從而提升檢測器的信號強度。然后傳感器將這些信號發送至微處理器，以便與零可燃氣體含量參考點進行對比，從而生成可燃氣體（即丙烷或甲烷）的濃度數據。
紅外傳感器的優點和劣勢：
與催化燃燒式傳感器類似，紅外傳感器也有自身的優勢和劣勢。紅外可燃氣體傳感器能耗比較低，與催化燃燒式傳感器相比具有很大的優勢。催化燃燒式可燃氣體傳感器是能耗較高的氣體傳感器，而紅外可燃氣體傳感器能耗較低。對于紅外傳感器來說，充滿電之后的運行時間增加，這是巨大的優勢。紅外傳感器能夠在氧氣不足的環境中工作，適合用于惰性氣體吹掃的場合以及其它惰性氣體環境中的可燃氣體檢測，這是這種設備的另一項優勢。紅外傳感器的第三項優勢在于，它不會像催化燃燒式傳感器那樣因為毒化劑和抑制劑而受損。當然紅外傳感器也有劣勢。紅外傳感器對于氫氣、乙炔、丙稀晴、苯胺和二硫化碳等可燃氣體無反應，這是紅外傳感器的劣勢。環境高濕度以及環境溫度和壓力變化對于紅外傳感器信號輸出的影響很大，這是紅外傳感器的另一個問題。
催化燃燒式傳感器具有固有線性響應特性。也就是說，儀器根據某種特定氣體的要求標定以后，如果出現其它氣體，儀器讀數是線性的，而且有比較接近的標定系數。紅外傳感器的性能與其*不同。
甲烷紅外傳感器(CH4 IR)
對于甲烷之外的其它氣體，甲烷紅外傳感器的響應非線性程度很大。例如，如果存在甲烷氣體，甲烷紅外傳感器可產生線性響應，如果出現的是戊烷，讀數將高于實際LEL數值。這種傳感器對于其它氣體會產生非線性響應，所以無法像催化燃燒式傳感器那樣利用簡單標定系數修訂讀數。傳感器對于甲烷的整體敏感度很好，因此適合用于0至99%體積濃度甲烷的檢測。請參見以下圖示，其中展示了甲烷紅外傳感器對于其它相關氣體的非線性響應特性。
下表所示為傳感器讀數2.5%VOL時，各可燃氣體的實際濃度。
| 檢測的可燃氣體 | 儀器讀數 |
| 2.1%VOL（78%LEL）乙烯 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 1.2%VOL（36%LEL）乙醇 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 1.1%VOL（55%LEL）丙烯 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.7%VOL（23%LEL）乙烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.65%VOL（31%LEL）丙烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.6%VOL（32%LEL）丁烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
| 0.55%VOL（39%LEL）戊烷 | 2.5%VOL（50%LEL）甲烷 |
可以看到，大多數時候，檢測氣體的實際濃度低于儀器讀數。但是對于乙烯和丙烯來說，情況相反。如果使用甲烷紅外傳感器檢測甲烷之外的其它氣體，必須了解環境中含有哪些可燃氣體，以及甲烷紅外傳感器對于特定氣體的響應特性。
可燃氣體紅外傳感器（LEL IR）
與甲烷紅外傳感器不同，如果可燃氣體紅外傳感器根據丙烷的要求進行標定，對于其他可燃氣體的響應線性程度更高。圖中所示為可燃氣體紅外傳感器對于常見可燃氣體的響應情況。
用丙烷對紅外傳感器進行標定，用戶可使用如下所示標定系數計算檢測的可燃氣體的實際濃度。
| 采樣氣體 | 標定系數* |
| 丁烷 | 0.97 |
| 戊烷 | 0.89 |
| 己烷 | 0.8 |
| 乙醇 | 1.65 |
| 乙烯 | 3.4 |
| 丙烯 | 1.69 |
| 乙烷 | 1.01 |
| 環戊烷 | 1.62 |
| 甲烷 | 3 |
| 氯甲烷 | 0.966 |
| 環氧乙烷 | 0.845 |
| 甲醇 | 2.22 |
| 甲苯 | 1.18 |
| 異丙醇 | 1.43 |
| 丙酮 | 3.28 |
| 二甲苯 | 1.51 |
| 乙酸乙酯 | 1.69 |
| 二氯乙烷 | 8.57 |
*上述標定系數只適用于體積比濃度不超過2.5%VOL的氣體。不同傳感器的標定系數也不相同，公差為+/-25%VOL。
將上述標定系數用于修訂儀器的氣體檢測讀數，用戶可將丙烷讀數換算為具體檢測氣體的濃度。這種傳感器的劣勢在于，傳感器對于某些氣體(例如甲烷、乙烯和二氯乙烷)的響應性能有限。有關情況可參見上表，其中標定系數不低于3。
哪一種傳感器適合我？
我們對不同傳感器技術的功能、優勢和劣勢，以及Ventis Pro5中兩種紅外傳感器（CH4紅外傳感器和LEL紅外傳感器）的差異進行了說明。下表可作為選擇適當可燃氣體傳感器時的快速指南。
哪一種可燃氣體傳感器技術更適用：催化燃燒式傳感器還是紅外傳感器？
| 優勢：催化燃燒傳感器 | 優勢：紅外傳感器 |
| ?多種可燃氣體作業環境，包括乙炔和氫氣 | ?比較長的運行時間是關鍵因素 |
| ?傳感器需要耐受高濕度環境以及較大的溫度和壓力變化 | ?儀器要在氧氣含量不足的作業環境中使用 |
| ?傳感器需要暴露在包含大量催化珠毒化劑或抑制劑的作業環境中 |
哪一種紅外傳感器更適用：CH4紅外傳感器還是LEL紅外傳感器？
| 優勢：CH4紅外傳感器 | 優勢：LEL紅外傳感器 |
| ?只需要檢測天然氣，或只能夠接受%VOL形式的甲烷讀數 | ?需要檢測多種可燃氣體，能接受傳感器對于甲烷、乙烯和二氯乙烷的較低響應程度 |
| ?主要檢測甲烷或天然氣，但是環境中可能包含其它已知的可燃氣體 | ?可確定檢測的氣體類型，而且有必要使用標定系數 |
| ?需要% LEL讀數，而不是% VOL讀數 |
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