发布时间：2011-08-29 06:46:23
气体传感器从原理上可以分为三大类： A）利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等。 B）利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。 C）利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。根据危害，我们将******气体分为可燃气体和***气体两大类。 由于它们性质和危害不同，其检测手段也有所不同。可燃气体是石油化工等工业场合遇到***多的***气体，它主要是烷烃等有机气体和某些无机气体：如***等。可燃气体发生***必须具备一定的条件，那就是：一定浓度的可燃气体，一定量的氧气以及足够热量点燃它们的火源，这就是***三要素（如上左图所示的***三角形），缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和***。当可燃气体（蒸汽、粉尘）和氧气混合并达到一定浓度时，遇具有一定温度的火源就会发生***。我们把可燃气体遇火源发生***的浓度称为***浓度极限，简称***极限，一般用%表示。实际上，这种混合物也不是在任何混合比例上都会发生***而要有一个浓度范围。如上右图所示的阴影部分。当可燃气体浓度低于LEL（***低***限度）时（可燃气体浓度不足）和其浓度高于UEL（***高***限度）时（氧气不足）都不会发生***。不同的可燃气体的LEL和UEL都各不相同（参见第八期的介绍），这一点在标定仪器时要十分注意。为安全起见，一般我们应当在可燃气体浓度在LEL的10%和20%时发出警报，这里，10%LEL称。作警告警报，而20%LEL称作***警报。这也就是我们将可燃气体检测仪又称作LEL检测仪的原因。需要说明的是，LEL检测仪上显示的100%不是可燃气体的浓度达到气体体积的100%，而是达到了LEL的100%，即相当于可燃气体的***低***下限，如果是***，100%LEL=4%体积浓度（VOL）.在工作中，以LEL方式测量这些气体的检测仪是我们常见的催化燃烧式检测仪。它的原理是一个双路电桥（一般称作惠斯通电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种***气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥的电阻就会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定比例，通过仪器的电路系统和微处理机可以计算出可燃气体的浓度。直接测量可燃气体的体积浓度的热导式VOL检测器也可以在市场上得到，同时，也已经有了LEL/VOL合二为一的检测器。VOL可燃检测器特别适合于在缺氧（氧气不足）的环境中测量可燃气体的体积（VOL）浓度。***气体既可以存在于生产原料中，如大多数的有机化学物质（VOC），也可能存在于生产过程的各个环节的副产品中，如氨、***、***等等。它们是对工作人员造成危害***大的***因素。这种危害不仅包括立即的伤害，如身体不适、发病、***等等，而且包括对于***长期的危害，如致残、***变等等。对于这些******气体的检测是我们发展中***应当开始引起充分重视的问题。表常见******气体的TWA（8小时统计权重平均值）、STEL（15分钟短期暴露水平）、IDLH（立即致死量）（ppm）和MAC（车间***大允许浓度）mg/m3。***气体 TWA STEL IDLH MAC 氨气 (NH3) 25 35 500 30 ***(CO) 25 -- 1500 30 *** (Cl2) 0.5 1 30 1 ***化氢 (HCN) 10 4.7 50 0.3 ***(H2S) 10 15 300 10 一氧化氮 (NO) 25 -- 100 -- ***(SO2) 2 5 100 15 VOC* 50 100 -- -- 随气体种类不同，其TWA、STEL、IDLH、MAC等值会有一定的不同目前，对于特定的***气体的检测，我们使用***多的是专用气体传感器。它可以包括上面。所列的所有气体传感器，也包括前两章所介绍的光离子化检测仪。其中，检测无机气体***为普遍、技术相对成熟、综合指标***好的方法是定电位电解式方法，也就是我们常说的电化学传感器。电化学传感器的构成是：将两个反应电极--工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中（如上图如示），然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有***催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。目前，可以检测到特定气体的电化学传感器包括：***、***、***、一氧化氮、二氧化氮、氨气、***、***氢酸、***、***等等。检测VOC检测器可以使用前章介绍的光离子化检测器。氧气也是在工业环境中，尤其是密闭环境中需要十分注意因素。一般我们将氧气含量超过23.5%称为氧气过量(富氧)，此时很容易发生***的***；而氧气含量低于19.5%为氧气不足（缺氧），此时很容易发生工人窒息、昏迷以至***的***。正常的氧气含量应当在20.9%左右。氧气检测仪也是电化学传感器的一种。目前在选择******气体检测仪时的问题： 在我国，由于历史和认识上的原因，我们在选用各类检测仪时存在的问题还比较多，具体体现在： 1）对可燃气体的检测重于对***气体的检测。 2） 对可能引起急性***气体的检测重于对可能引起慢性***的气体的检测。由于众多可燃气体泄漏所引起的***事故的血的教训，使人们对于可燃气体检测十分重视，可以讲，任何一个石化、化工厂，绝大多数的***气体检测仪都是LEL检测仪。但仅配备LEL检测仪对于真正保护工人的安全和健康还是远远不够的。不可否认的是，大多数的挥发性***气体都是可燃气体，但是，催化燃烧式的可燃气体检测仪（LEL）并不是对所有的可燃气体检测都是***佳选择。它是专门为检测***设计的，而对其它物质的检测性能比较差。所以，它们可以检测出的除***以外的可燃气体的下限浓度要远远高于它们的允许浓度。比如：对于苯、氨气等******气体，单纯使用可燃气体检测仪就是一个十分***的做法。比如，苯的***下限是1.2%，它在LEL检测仪上的校正系数是2.51，也就是说，苯在一个用***标定的LEL检测仪上的显示的浓度只是其实际浓度的40%！！这样，用LEL可以检测到的苯的***低警报浓度是10%LEL=10%*1.2%*2.51=3.0*10-3，这个浓度同苯的允许浓度5*10-6相比要高近600倍!!。同样，氨在LEL检测仪上得到的警报浓度1.5*10-2也要比其允许浓度2.5*10-5高大约600倍。因此根据所检测气体的不同，选择特定***气体检测仪要比单纯选择LEL检测仪更加安全可靠得多。另外，目前我们对于可以引起急性***的气体，比如***、***氢酸等的检测较为重视，但对于可以引起慢性***的气体，比如芳香烃、醇类等的检测重视不够，其实后者对于工人健康和安全的危害丝毫不逊于可以引起急性***的气体！它们可能引起***变和其它的隐形病症，影响工人的寿命和健康。这种现象的出现，除了认识上的原因以外，以前市场上缺乏合适的、可以检测较低浓度的有机气体检测仪也是一个重要的原因。随着科学技术水平的发展和人们健康认识的提高，人们已经不满足于仅仅"高高兴兴上班来，平平安安回家去"，而是追求着更高的生活质量和生活条件。人们不仅关心着今日的工作，更关心着明天----退休以后的生活。因此在工业卫生和工业安全工作中要不断地引入新观念、新思路才能不仅要避免眼前的***发生，而更要注意避免日后悲剧的发生，所有这些，都需要通过***制定和人们素质的提高得到不断地改善和提高。我们将在下节内容中探讨如何选择和维护各类******气体传感器。
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