一氧化碳气体检测技术方法解析

一氧化碳气体检测技术方法解析

一、微量一氧化碳气体检测技术方法解析

目前测量微量一氧化碳气体的主要测量方式分为电化学传感器测量法、检定管测量法、气相色谱法、非分光红外测量法。

第一、电化学传感器测量法

现阶段所使用的电化学传感器均来自德国、美国和英国，无论是哪个国家的产品和任何型号传感器，最小误差均为≤±5-10%F.S，即量程为300ppm的电化学传感器，误差为15-30ppm，误差大于空气中最大允许15ppm的范围。

电化学传感器通常存在三大问题，这三个问题严重影响了传感器的寿命和精度：

1.感应器监测范围:电气化学感应器有一个固定的暴露能力范围。在这个范围内，监测性能可靠。超过监测范围的使用和感应器负荷超载，影响它的准确性，传感器也相应地时常处于饱和状态;气体浓度低于常规范围，会削弱反映的信号，加上环境噪声干扰，使仪器读数不准确，从而降低了仪器的准确性和分辨率。

2.待测气体交叉影响:电化学传感器运用通常的氧化还原反应产生电流的原理。这一反应过程对很多气体是很普通的。待测气体的交叉影响使检测结果不能反映检测气体的实际含量，检测结果失去科学价值和合理性。例如环境中的H2\CO2\CL2\CH4\NO2等气体干扰值均在30ppm左右。

3. 传感器的寿命问题:电化学传感器均存在寿命因素，例如一氧化碳，最长寿命为空气中2年，基本在6个月后灵敏度就会不断的下降，需要通过反复的调试才能够维持使用。

综上所述，根据传感器本身误差及环境因素影响，电化学传感器对于几个ppm甚至几十个ppm的一氧化碳气体几乎没有有效地测量值，所以在环境气体复杂，微量一氧化碳气体浓度的情况下不建议使用。

第二、检定管检测法

检测管的基本测定原理为线性比色法，即被测气体通过检定管与指示胶发生有色反应，形成变色层（变色柱），变色层的长度与被测气体的浓度成正比。

缺点为：

1.需手动进行现场球胆采样分析，不能实现自动检测和自动控制。

2.需要肉眼观测，存在较大的误差。

3.精度低，误差值≤±10%F.S

第三、气相色谱测量法

气相色谱工作原理：是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。

缺点为：

1.需手动进行采样分析，不能实现自动检测和自动控制。

2.需要的相关附件比较繁琐。样品分析时间过长。

3.体积较大，重量约50Kg

第四、非分光红外测量法

非分光红外法对于气体检测是很领先的技术，不论在抗干扰、稳定性、寿命、精度都有良好的技术参数，主要的工作原理为红外光源将连续的红外辐射通过调制成的断续辐射，再交替地通过气室的分析边和参比边，通过选择性滤光片最后被硒化铅检测器吸收。一氧化碳

分析仪由于采用了先进的气体滤波相关红外技术，其量程0～200ppm，响应时间快，灵敏度高，可靠性好，抗干扰能力强，已达到了国内领先、国际先进水平。

红外线气体检测方法在地震预报、矿井安全、石油勘探、大气物理、医疗卫生、污染源监测、高压设备故障诊断、化工过程控制、冶金等传统工业乃至现在的新技术革命带头学科如生物科学、微电子学、新型材料等领域均有着越来越广泛的应用，在近海防御，国防工程等相关行业也得到了广泛的应用。

最大误差：≤±2%F.S

抗干扰能力：强

综上所述，相比较而言，针对本方案的技术论证红外技术在气体检测方面具有众多优势和良好的性能。

二、市场产品调研

市场上体积小、重量轻的一氧化碳检测设备主要采用电化学传感器测量技术。其核心部件为传感器探头。当前国际上应用较多、性能较优的电化学一氧化碳传感器探头有日本费加罗FIGARO TGS5042、英国CITY 系列传感器。

日本费加罗FIGARO TGS5042外观

日本费加罗FIGARO TGS5042 结构示意图

英国CITY 系列传感器

英国CITY 系列传感器选型表

电化学传感器使用注意事项摘（自产品手册）：

（1）电化学传感器普遍采用了吸湿性高的电解液, 所以传感器的气体感应度随温湿度的变化而改变，例如在低

湿环境下的感应度比高湿环境要低一些。由于电解液

数目的原因，如果需要精确测量应该考虑环境湿度的

影响。

（2）在设计气体报警器时，应考虑传感器的感应度会有5%的衰减。如果需精确检测，建议1年做一次或两次的

周期调试（标定）。

（3）如果有水或油滴落至预滤器，因为其阻碍作用，检测的气体很难扩散到传感器，精确测量就很难做到，如果

在这样的环境下使用请根据实际情况设计预防措施. （4）请在常温常湿环境下，可能的话在0-20攝氏度洁净空气中贮存电化学式传感器.到货后传感器的贮存时间

应少于6个月。如果贮存时间延长，保证期就会相应

缩短。这是因为电化学与半导体或催化式传感器有所

不同，其寿命不是取决于是否通电。

（5）请在规格允许范围内使用. 传感器避免直接接触有机溶剂，涂料，药剂，油类及高浓度气体。

（6）工作环境压力:90kpa -110kpa

三、试验验证

曾选用日本FIGARO TGS5042做过测试，试验现象为：流量增加，输出浓度增加。随着通气时间的增加，输出浓度持续增加。

试验表明气体显示浓度与样气流量和时间有关。