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气体报警器的原理是什么

工业气体报警器的几种检测原理
1.Electrochemical(toxic)检测有毒气体
电化学式传感器,用于检测有毒气体电化学式包括定电位电解式和伽伐尼电池式氧气传感器。这里主要指的是定电位电解式传感器。
定电位电解式传感器原理:
筒状塑料池体内,装有电极,电极间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜在顶部封装。电极间加电位且与前置放大器连接。气体与电解质内的工作电极发生氧化还原反应,电极平衡电位发生变化,变化的值与气体浓度成正比。
2.Catalytic combustion or Infrared 检测可燃气体
催化燃烧式传感器或红外式传感器。这两种传感器主要用于检测可燃气体
催化燃烧式传感器原理:
气体扩散到传感器的催化燃烧室。燃烧室中两只传感器元件上的催化剂使可燃性气体进行无焰燃烧,产生热量。温度使感应电阻阻值发生变化,打破电桥平衡,产生微小的电压差信号,此信号与可燃气体浓度是成正比的的,从而达到检测可燃气体浓度的目的。
红外式传感器原理:
红外式传感器,是通过一个红外发生器产生红外光,穿过充有样气的气室,然后被各种气体的专用接收器接收。是利用不同元素对某个特定波长的吸收原理。
3.Diffusion fuel cell 检测氧气
扩散燃烧单元(燃料电池)。即通常所说的伽伐尼电池式氧气传感器。用于氧气的检测。
伽伐尼电池式氧气传感器原理:
塑料容器内一面装有对氧气透过性良好的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂,黄金,银等)阴电极,在容器另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅,镉等离子化倾向大的金属)。氧气在通过电解质时阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,产生电流。电流的大小与氧气的多少成正比
关于气体传感器的工作原理,下面就以一氧化碳气体传感器做为列,分析!
电化学一氧化碳气体传感器采用密闭结构设计,其结构是由电极、过滤器、透气膜、电解液、电极引出线(管脚)、壳体等部分组成。
一氧化碳气体传感器与报警器配套使用,是报警器中的核心检测元件,它是以定电位电解为基本原理。当一氧化碳扩散到气体传感器时,其输出端产生电流输出,提供给报警器中的采样电路,起着将化学能转化为电能的作用。当气体浓度发生变化时,气体传感器的输出电流也随之成正比变化,经报警器的中间电路转换放大输出,以驱动不同的执行装置,完成声、光和电等检测与报警功能,与相应的控制装置一同构成了环境检测或监测报警系统。
一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时,在工作电极的催化作用下,一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为: CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子,通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上,与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为: 1/2O2+2H++2e-→H2O
因此,传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为: 2CO+2O2 →2CO2
这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着,并在电极间产生电位差。
但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化,这使得极间电位难以维持恒定,因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。
为了维持极间电位的恒定,我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中,其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应,因此它可以使极间的电位维持恒定(即恒电位),此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时,其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小,便可检测出一氧化碳的浓度,并且有很宽的线性测量范围。这样,在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路,就能够对一氧化碳气体实现检测和监控.

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