几种可燃性气体探测器原理与性能对比

更新:2020/1/10 19:45:52      点击:
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    目前常用的可燃气体在线检测的固定式探测器常用的有催化燃烧式、红外吸收式等。近年来,随着窄线宽半层体激光器技术的快速发展,使得激光光谱吸收技术得到了广泛应用。该技术可实现对可燃气体,特别是对于甲烷,能够...

  • 产品介绍
    目前常用的可燃气体在线检测的固定式探测器常用的有催化燃烧式、红外吸收式等。近年来,随着窄线宽半层体激光器技术的快速发展,使得激光光谱吸收技术得到了广泛应用。该技术可实现对可燃气体,特别是对于甲烷,能够快速、准确、实时监测。目前这一新兴技术陆续在国内天然气站场进行了现场应用。


    原理


    1、催化燃烧式


    催化燃烧式是采用惠斯顿电桥模式,当检测到可燃气体时,气体在催化剂的作用下进行无焰燃烧,使元件升温,导致电阻发生变化使得电桥不平衡,此时电桥的输出信号与可燃气体的浓度成线性关系,进行转化就可测出可燃气体的浓度。


    2、红外吸收式


    红外吸收式主要原理是由于各种气体对不同波长红外辐射的吸收程度各不相同,因此有对应于不同的吸收光谱,而每种气体在光谱中,对特定波长的光有较强的吸收,那么通过检测气体对该波长的光的强度的影响,便可以确定气体的成分及浓度。由于甲烷在中红外波段3.3μm处吸收较好,因此一般选择此波段作为检测光源。


    3、激光吸收光谱式


    激光吸收光谱式原理也是针对在于光谱选择和吸收带的不同,利用光纤及光纤器件对光束进行远距离传输和多点分布式探测。针对甲烷,目前基本根据HITRAN数据库选择近红外1.65μm波段作为光源,该波段的甲烷吸收强而且在吸收线左右各0.5nm范围内没有其他气体,避免了其它气体吸收谱线的交叉干扰。


    性能对比


    将三种不同原理的可燃气体探测器进行对比,主要对其性能指标进行测试,针对示值误差、响应时间、稳定性、漂移、抗水汽干扰性等几部分内容。


    1、误差测试


    主要对示值进行误差测试。测试方式,首先对探测器进行零点校准和量程调试,然后分别对15%、45%、75%的标准气体物质进行检测,记录探测器检测稳定示值,重复测量5次,取其平均值作为探测器各点示值。


    2、反应测试


    主要对探测器响应时间进行测试。测试方式,首先对探测器进行零点校准和量程调试,对60%浓度的标准气体物质进行检测,待探测器读数稳定后,停止检测,让探测器自然回零,再次进行气体检测,同时启动计时器,记录示值升至稳定的时间。


    3、稳定性测试


    主要对探测器重复检测的稳定性。测试方式,首先对探测器进行零点校准和量程调试,对60%浓度的标准气体物质进行检测,记录探测器稳定示值,停止检测,让探测器回零。间隔5分钟再次进行气体检测,重复上述操作6次,对记录的数据进行分析。


    4、漂移测试


    主要对探测器零点漂移和量程漂移进行测试。测试方式,首先对探测器进行零点校准和量程调试。然后对60%浓度的标准气体物质进行检测,待读数稳定后,记录探测器示值,让探测器自然归零。每间隔1h重复上述步骤一次,进行6次,同时读取探测器显示值并按照公式计算漂移和量程漂移。


    5、抗干扰性测试


    此次选用水蒸气对三种仪器进行干扰测试。将烧至沸腾的开水分别放在各探测器的下方,观察读数的变化,记录下有读数时所用的时间。


    结论


    通过对比分析,基于激光吸收光谱技术的可燃气体探测器总体性能指标优于红外吸收式和催化燃烧式,其中在示值误差、抗水汽干扰方面的优势尤为明显,激光探测器的示值误差平均比其他两种类型探测器的示值误差小5倍,不易受水汽干扰,但费用较高。


    选择


    在可燃性气体甲烷传感器的选择上,需根据具体情况进行分析,如恒星物联催化燃烧的探测器,成本低,响应快,能耗低,使用寿命长、运行稳定、全自动化控制,适合处理高温、高
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