气体传感器的量程标定方法介绍

2012-11-23 09:17:58来源: 21ic
气体传感器量程的标定可以是相当容易或非常复杂和昂贵,这取决于该气体的种类和浓度的范围。按照原则,为了到达满意的精度,目标气体与背景环境气体的平衡混合物是最好的标定气体。然而,虽然可以做到,但对操作工的技能要求比正常的要高。实际上,大多数的标定气体是从化学工厂买来的。下面的章节介绍几种量程标定的方法。

A.预混合标定气体

预混合标定气体的方法是气体传感器标定的首选和最流行的方法。预混合标定气体可以被压缩和存储在一定压力下的气瓶中。这些瓶子的尺寸可以是任意的,但是在现场标定时,人们喜欢尺寸小而轻的气瓶。这些小而携便的气瓶可分为两类:低压和高压气体设备。

低压气瓶瓶壁薄重量轻通常是不回收和一次性的。高压气瓶是为纯化学危险品设计的。对于标定气体,这些气瓶通常壁很厚,可承受的压力为2000psi。

为了传感器的标定,使高压气体从高压气瓶中流出,需要一个减压器。它是由压力控制器、压力表、流量限流孔组成。流量限流孔是一种在给定的压力下,允许一定量的空气流量所适合的极小线孔。

在标定过程中,为了得到适当的读数,有些传感器需要有潮湿度。这种加湿过程步骤同传感器零点设置。

B.渗透设备

渗透设备是一个密封容器,装有气液相均衡化学物质。气体分子通过渗透容器的边缘或顶盖进行渗透。气体分子的渗透速率取决于物质的渗透率和温度。渗透率是长周期稳定的。与渗透化学物质混合形成的恒定的标定气体,在给出温度后就知道其渗透率。这就需要恒温口径测量器和流量控制器。然而,渗透管连续以恒定速率输送化学物质,随着产生了存储和安全问题。给定气体的渗透率对于应用来说可能是太高或太低。例如,高蒸汽压的气体渗透太快而非常低的蒸汽压气体化学物质所具有的渗透率太低而没有任何用途。

渗透设备大多数可以在实验室中找到,常常应用于分析仪器上。对于气体监视,传感器标定需要的浓度是典型的高渗透设备。因此它的应用受到了限制。

C.交叉标定

利用交叉标定方法,主要是每个传感器都遭受其他气体的干扰。例如,要标定100%LEL的乙烷气体,通常用50%ELE的甲烷气体来代替实际的乙烷气体。这是因为乙烷在室温时是液态具有低蒸汽压。因此说使用精确的混合气并保持它在高压力下是很困难的。

换句话说,甲烷具有很高的蒸汽压并非常稳定。此外,它可以与空气混合并保持在很高的压力下。与乙烷混合气相比甲烷可用于更多的标定场合,同时它具有长寿命。50%的乙烷混合气容易得到。因此,可燃气体报警仪的制造商建议使用甲烷作为标定其他气体的代用品。

有两种方法可完成甲烷作为标定其他气体的代用品。第一种方法是用甲烷标定可燃气体报警仪,同时,用所获得的读数乘以手册中的响应因数来代替其他气体的读数。最常用催化型传感器就是如此。

催化型传感器是线系输出,因此响应因数的使用符合满刻度量程。例如,当用甲烷标定传感器时,戊烷的输出仅仅是甲烷的一半。因此戊烷的响应因数是0.5。所以当传感器实际检测戊烷而用甲烷标定时,读数乘以0.5以获得戊烷的读数。

第二种方法仍然是使用甲烷作为标定气,但是标定读数为双倍值。例如,使用50%LEL的甲烷标定气标定100%LEL戊烷。虽然标定时使用的是甲烷气,但仪器标定后,其读数为戊烷气体的浓度。

许多低量程有害气体传感器可以使用交叉气体标定。同样,红外线探测器对于任何气体都以相同的波长吸收,可以使用交叉标定的方法。交叉标定方法的优点是允许传感器的标定使用一种气体其量程容易获得和处理。

然而,使用交叉标定的方法也会出现一些问题。一是每个传感器的响应因数有所不同,原因是不可能在制造传感器时使每个传感器都一样。例如,在催化型传感器中,加热器电压在手册中已说明。另外响应因数不能使用。响应特性将随加热器电压的设立的不同而变化。因此,使用实际的目标气体对传感器进行标定作周期的检测是一种好的方法。

稳定非易燃和无毒的各种浓度气体可以从供应商中获得。详细情况请与仪器制造厂商联系。

D.气体混合

不是所有的标定气体都可用。即使它可用,也有可能在一定的浓度或固定的背景混合气下,该标定气体不可用。然而,许多混合气可通过稀释后,对低浓度量程气体监视器进行标定。

关键字:气体传感器  量程标定  混合气

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1123/article_6390.html
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