當今氣體檢測儀中使用了兩種非常常見的傳感器類型:
?。?)催化擴散傳感器
催化擴散傳感器是用于檢測可燃氣體和蒸氣的最廣泛使用的設(shè)備。這些傳感器從將電線纏繞成線圈開始。然后這些線圈摻雜有兩種類型的催化劑:一種使元素活躍,另一種使其失明。然后將這些不同的線圈匹配成成對的參考和傳感元件。這形成了可燃氣體傳感器。
然后將該傳感器放入電路中,在兩個元件上施加固定電壓,使它們加熱到非常高的溫度。傳感器還連接到平衡電阻,即惠斯通電橋,用于檢測傳感器元件電阻的變化。當可燃氣體與傳感器接觸時,有源元件開始燃燒氣體,使其溫度升高。參考元件的溫度保持不變,因為它不能燃燒氣體。有源元件的加熱增加會導(dǎo)致電路中的不平衡,這被解釋為正可燃信號。
由于燃燒發(fā)生在傳感器室內(nèi),因此傳感器的設(shè)計和制造方式必須確保其本質(zhì)上是安全的,并且在暴露于可燃環(huán)境時不會充當點火源。這是通過使用阻火器來實現(xiàn)的。該裝置通常由燒結(jié)材料制成,用作從傳感器逸出的氣體的冷卻路徑。只有經(jīng)過第三方認證機構(gòu)(UL、CSA、MSHA、FM或CENELEC)測試和認證的設(shè)備才能被認為是本質(zhì)安全的。
?。?)電化學(xué)傳感器
電化學(xué)傳感器的基本組件是工作(或傳感)電極、對電極,通常還有參考電極。這些電極被封裝在與液體電解質(zhì)接觸的傳感器外殼中。工作電極位于Teflon膜的內(nèi)表面,該膜對氣體是可滲透的,但對電解質(zhì)是不可滲透的。
氣體擴散到傳感器中并通過膜到達工作電極。當氣體到達工作電極時,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng);取決于氣體的類型,氧化或還原。例如,一氧化碳可以被氧化成二氧化碳或氧氣可以還原為水。氧化反應(yīng)導(dǎo)致電子通過外電路從工作電極流向?qū)﹄姌O;
相反,還原反應(yīng)導(dǎo)致電子從反電極流向工作電極。這種電子流構(gòu)成電流,該電流與氣體濃度成正比。儀器中的電子設(shè)備檢測并放大電流,并根據(jù)校準調(diào)整輸出。然后,儀器會顯示氣體濃度,例如,有毒氣體傳感器的百萬分之幾(PPM)和氧氣傳感器的體積百分比。