催化燃燒傳感器原理

催化燃燒氣體傳感器，簡(jiǎn)稱LEL (Low Explosive Limit)傳感器，是一種廣泛采用的測(cè)量可燃?xì)怏w的傳感器。催化燃燒元件是由鉑金絲和多孔陶瓷催化珠制成。其原理是利用了鉑金絲在不同的溫度下電阻有規(guī)律變化的特性來(lái)測(cè)量環(huán)境中可燃?xì)怏w的濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入催 化燃燒元件時(shí)， 在催化劑的作用下，陶瓷催化珠的溫度升高，帶動(dòng)鉑金絲溫度升高從而電阻升高。測(cè)量時(shí)，測(cè)量元件所分到的電壓也相應(yīng)升高。通過(guò)用純凈空氣和測(cè)量點(diǎn)氣體標(biāo)定儀 器，就能比較準(zhǔn)確地得到可燃?xì)怏w的濃度，測(cè)量單位通常為%LEL。

　　 可燃?xì)怏w報(bào)警器一般使用催化燃燒式傳感器，它可以看成是一個(gè)小型化的熱量計(jì)，它的檢測(cè)原理在幾十年內(nèi)沒(méi)有大的變化。這是一個(gè)惠斯通電橋的結(jié)構(gòu)。在它 的測(cè)量橋上涂有催化物質(zhì)，它在整個(gè)的測(cè)量過(guò)程中是不被消耗的。即使在空氣中氣體和蒸氣濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LEL時(shí)，它們也會(huì)在這個(gè)橋上發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，測(cè)量 時(shí)，要在參比和測(cè)量電橋上施加電壓使之加熱從而發(fā)生催化反應(yīng)，這個(gè)溫度大約是500℃或者更高。正常情況下，電橋是平衡的，V1= V2，輸出為零。 如果有可燃?xì)怏w存在，它的氧化過(guò)程會(huì)使測(cè)量橋被加熱，溫度增加，而此時(shí)參比橋溫度不變。電路會(huì)測(cè)出它們之間的電阻變化，V2 > V1 ，輸出的電壓同待測(cè)氣體的濃度成正比。　　

　　測(cè)量易燃易爆氣體時(shí)氧氣濃度是一個(gè)必須注意的問(wèn)題。催化式傳感器要求至少8-10%的氧氣才能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。而在100%可燃?xì)鉂舛认?，這種儀器的讀數(shù)將 是0%LEL!因此在測(cè)量規(guī)程中，要求在測(cè)量易燃易爆氣體的%LEL之前必須首先測(cè)量氧氣濃度。這也是為什么要求在密閉空間測(cè)量中必須同時(shí)測(cè)量氧氣和 LEL的原因。如果在完全無(wú)氧的情況下測(cè)量LEL值很容易得到錯(cuò)誤的結(jié)果?！　?br />
　　催化燃燒傳感器可以對(duì)大部分的可燃?xì)怏w產(chǎn)生響應(yīng)。特定氣體在測(cè)量橋上燃燒產(chǎn)生的熱量就反映了它的燃燒熱，而后者會(huì)隨各類物質(zhì)性質(zhì)改變。所以，不同物質(zhì)即使 在相同濃度下也會(huì)產(chǎn)生不同的儀器讀數(shù)。要記住，儀器測(cè)量的是電阻的變化而不是濃度的變化!不同的氣體在測(cè)量橋上的行為會(huì)有很大的不同。通常，較大的分子會(huì) 產(chǎn)生更多的燃燒熱。另一方面，較小的分子更容易進(jìn)入測(cè)量頭的燒結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反應(yīng)。催化燃燒式傳感器，尤其是測(cè)量%LEL的傳感器不適合于檢測(cè)“較重的”或者 長(zhǎng)鏈的烷烴，特別是高閃點(diǎn)的物質(zhì)。正如前面所提到的那樣，此時(shí)使用光離子化檢測(cè)器可能是一個(gè)好的辦法。       高溫傳感器的工作原理：風(fēng)壓傳感器的壓力直接作用在傳感器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一 變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

       因?yàn)槿紵^(guò)程是在傳感器內(nèi)部，傳感器必須要被設(shè)計(jì)成本質(zhì)安全并且不會(huì)成為引燃外部氣體的點(diǎn)火源。其阻火技術(shù) 已臻成熟。傳感器通常由燒結(jié)材料制成，做為逸出氣體的冷卻路徑。只有傳感器被第三方機(jī)構(gòu) (UL, CSA, MSHA, FM 或 CENELEC) 測(cè)試并通過(guò)后才能被認(rèn)作是本質(zhì)安全的。