气体传感器的量程标定方法介绍

气体传感器量程的标定可以是相当容易或非常复杂和昂贵，这取决于该气体的种类和浓度的范围。按照原则，为了到达满意的精度，目标气体与背景环境气体的平衡混合物是最好的标定气体。然而，虽然可以做到，但对操作工的技能要求比正常的要高。实际上，大多数的标定气体是从化学工厂买来的。下面的章节介绍几种量程标定的方法。

A.预混合标定气体

预混合标定气体的方法是气体传感器标定的首选和最流行的方法。预混合标定气体可以被压缩和存储在一定压力下的气瓶中。这些瓶子的尺寸可以是任意的，但是在现场标定时，人们喜欢尺寸小而轻的气瓶。这些小而携便的气瓶可分为两类：低压和高压气体设备。

低压气瓶瓶壁薄重量轻通常是不回收和一次性的。高压气瓶是为纯化学危险品设计的。对于标定气体，这些气瓶通常壁很厚，可承受的压力为2000psi。

为了传感器的标定，使高压气体从高压气瓶中流出，需要一个减压器。它是由压力控制器、压力表、流量限流孔组成。流量限流孔是一种在给定的压力下，允许一定量的空气流量所适合的极小线孔。

在标定过程中，为了得到适当的读数，有些传感器需要有潮湿度。这种加湿过程步骤同传感器零点设置。

B．渗透设备

渗透设备是一个密封容器，装有气液相均衡化学物质。气体分子通过渗透容器的边缘或顶盖进行渗透。气体分子的渗透速率取决于物质的渗透率和温度。渗透率是长周期稳定的。与渗透化学物质混合形成的恒定的标定气体，在给出温度后就知道其渗透率。这就需要恒温口径测量器和流量控制器。然而，渗透管连续以恒定速率输送化学物质，随着产生了存储和安全问题。给定气体的渗透率对于应用来说可能是太高或太低。例如，高蒸汽压的气体渗透太快而非常低的蒸汽压气体化学物质所具有的渗透率太低而没有任何用途。

渗透设备大多数可以在实验室中找到，常常应用于分析仪器上。对于气体监视，传感器标定需要的浓度是典型的高渗透设备。因此它的应用受到了限制。

C．交叉标定

利用交叉标定方法，主要是每个传感器都遭受其他气体的干扰。例如，要标定100%LEL的乙烷气体，通常用50%ELE的甲烷气体来代替实际的乙烷气体。这是因为乙烷在室温时是液态具有低蒸汽压。因此说使用精确的混合气并保持它在高压力下是很困难的。

换句话说，甲烷具有很高的蒸汽压并非常稳定。此外，它可以与空气混合并保持在很高的压力下。与乙烷混合气相比甲烷可用于更多的标定场合，同时它具有长寿命。50%的乙烷混合气容易得到。因此，可燃气体报警仪的制造商建议使用甲烷作为标定其他气体的代用品。

压力传感器标定与校准

压力传感器检定： 1. 静态检定 2. 动态检定我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。线性度eL （非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的吻合程度； A x ）00% y^s 重复性eR ：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度; 置信系数 a=2（ 95.4%）或 a=3（ 99.73%）迟滞eH 正行程与反行程之间的曲线的不重合度;

dp =± _ % 线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差根据检定规程一《压力传感器静态》，在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。动态检定： 1. 瞬态激励法（阶跃信号激励） 2. 正弦激励法（正弦信号激励）动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。正弦激励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和一个“参考”压力传感器相比较，而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。正弦压力激励法在高频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低频围的检定。 xlOO% 贝塞尔公式误差（三者反应系统总误差）

气体传感器进行量程标定的方法

a.预混合标定气体预混合标定气体的方法是气体传感器标定的首选和最流行的方法。预混合标定气体可以被压缩和存储在一定压力下的气瓶中。这些瓶子的尺寸可以是任意的，但是在现场标定时，人们喜欢尺寸小而轻的气瓶。这些小而携便的气瓶可分为两类：低压和高压气体设备。低压气瓶瓶壁薄重量轻通常是不回收和一次性的。高压气瓶是为纯化学危险品设计的。对于标定气体，这些气瓶通常壁很厚，可承受的压力为2000psi。为了传感器的标定，使高压气体从高压气瓶中流出，需要一个减压器。它是由压力控制器、压力表、流量限流孔组成。流量限流孔是一种在给定的压力下，允许一定量的空气流量所适合的极小线孔。在标定过程中，为了得到适当的读数，有些传感器需要有潮湿度。这种加湿过程步骤同传感器零点设置。 b.渗透设备渗透设备是一个密封容器，装有气液相均衡化学物质。气体分子通过渗透容器的边缘或顶盖进行渗透。气体分子的渗透速率取决于物质的渗透率和温度。渗透率是长周期稳定的。与渗透化学物质混合形成的恒定的标定气体，在给出温度后就知道其渗透率。这就需要恒温口径测量器和流量控制器。然而，渗透管连续以恒定速率输送化学物质，随着产生了存储和安全问题。给定气体的渗透率对于应用来说可能是太高或太低。例如，高蒸汽压的气体渗透太快而非常低的蒸汽压气体化学物质所具有的渗透率太低而没有任何用途。渗透设备大多数可以在实验室中找到，常常应用于分析仪器上。对于气体监视，传感器标定需要的浓度是典型的高渗透设备。因此它的应用受到了限制。 c.交叉标定利用交叉标定方法，主要是每个传感器都遭受其他气体的干扰。例如，要标定100%lel的乙烷气体，通常用50%ele的甲烷气体来代替实际的乙烷气体。这是因为乙烷在室温时是液态具有低蒸汽压。因此说使用精确的混合气并保持它在高压力下是很困难的。换句话说，甲烷具有很高的蒸汽压并非常稳定。此外，它可以与空气混合并保持在很高的压力下。与乙烷混合气相比甲烷可用于更多的标定场合，同时它具有长寿命。50%的乙烷混合气容易得到。因此，可燃气体报警仪的制造商建议使用甲烷作为标定其他气体的代用品。艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上

气体传感器的标定

气体传感器的标定为了保证传感器的精度和系统的完整性，气体传感器需要被标定。传感器固定安装位置是很重要的，位置必须使标定容易完成。标定的时间间隔依传感器的不同而不同。通常，传感器的制造厂商将建议传感器的标定的时间间隔。然而，在传感器安装后的三十天，按照惯例应频繁的对传感器进行检查。在这个周期内，观察该传感器是否适合新的环境。同样，厂家并没有在系统的设计中说明传感器性能影响的因素。如果传感器的功能作用能连续大约三十天，说明安装的可信度很高。在这段时间里，任何可能的问题都可确认和修改。经验说明：传感器第一次安装后三十天，按照操作的希望值，完成传感器的各种功能。大多数问题如传感器位置的不适合、其他气体的干扰、密度的降低，在这段时间里将会出现。在前三十天，传感器应做周检察。而后，制定维修计划包括标定的时间间隔。正常情况下，每月标定足以满足传感器的效率和灵敏度，同时月检察也能保证传感器的精度。由上，传感器的标定方法和过程被立即确定。标定的过程简单、直接、容易。这种标定是一种简单的安全检查，不象实验室分析仪要求很高的精度。为了某一区域气体的质量和安全，要求气体的监视仪满足简单、可重复和经济。标定的过程将具有一致性和追溯性。标定的过程将在传感器安装的现场完成。气体传感器的标定包括两步骤：首先是"零点"设置；然后是"量程"的标定。步骤1："零点"设置定义气体的零点没有确定的标准。许多分析过程，包括一些特殊的分析过程如EPA方法，都使用纯氮或纯人造气体来建立零点。这是因为这种瓶装氮气和人造气体容易获得。由于这个原因，人们普遍认为使用瓶装氮气和人造气体是传感器零点设置的一种好方法。不幸的是，这种方法不太准确。通常空气中除了含有氮气和氧气外，还含有微量的其他气体。同样，周围的空气中含有很小百分数的水蒸气。因此，假设该区域的空气是清新的，使用周围的空气作为传感器的零点具有现实和实践意义。这个参考点依建立的不同而不同。因此，区域内传感器的一个好参考点，总是认为该区域的空气清新，如某一办公室区域。这将给出更接近现实的零点，因为它将代表安装周围空气条件。水蒸汽的缺乏可能引起设定零点的数字低于传感器周围空气的零点数既零点漂移。这就是固态型传感器和光电离探测器使用时值得注意的地方。标定的方法。考虑到所有因素，如传感器的型号和应用条件，应遵循以下建议的标定方法： A．根据操作人员的判断，传感器周围的气体是清新的，没有非正常条件存在，这时，仪表的指示接近零（读数），零点设置的过程可以跳过。当出现疑问时，可使用塑料袋来得到一些在传感器周围认为是"清新"的空气。这是一个非常快而容易的过程。这种方法对于区别真报警和误报警是非常有效的。 B．压缩空气有一优点就是，气体在瓶中容易控制并容易携带。通过设备很容易、方便的得到空气。这种空气中含义少量的氮氢化合物、一氧化碳、二氧化碳和一些其他干扰气体。然而，这种气体的特点是湿度低，解决的办法是在采样系统中使用带有活性碳的过滤器，过滤掉所使用的潮湿气体中不想要的气体和水

各类气体传感器介绍

各类气体传感器介绍一、引言广义的说，传感器（Transducer或Sensor）是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件或装置，在有些国家或科学领域，也将传感器称为变换器、检测器或探测器等。将物理量或化学量得变化转变成电信号是传感器的最终目的。国际电工委员会（IEC：International Electrotechnical Committee）的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。国家标准GB 7765—87给传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。此处的可用输出信号，一般即指易于处理和传输的电信号。从这个角度也可以说传感器即为将非电信号转换成电信号的器件。当然，可以预料，将来的“可用信号201D或许是光信息或者是更先进、更实用的其他信息。本文主要介绍气体传感器的工作原理及应用场合，并对气体传感器的发展方向进行一些介绍。二、工作原理传感器之所以具有能量信息转换的机能，在于它的工作机理是基于各种物理的、化学的和生物的效应，并受相应的定律和法则所支配。了解这些定律和法则，有助于我们对传感器本质的理解和对新效应传感器的开发。传感器工作物理基础的基本定律和法则有以下四种类型：（1）守恒定律。包括能量、动量、电荷量等守恒定律。这些定律，是我们探索、研制新型传感器时，或在分析、综合现有传感器时，都必须严格遵守的基本法则。（2）场的定律。包括运动长的运动定律，电磁场的感应定律等，气相互作用与物体在空间的位置及分布状态有关。一半可由物理方程给出，这些方程可做诶许多传感器工作的数学模型。例如：利用静电场定律研制的电容式传感器；利用电磁感性定律研制的自感、互感、电涡流式传感器；利用运动定律与电池感应定律研制的磁电式传感器等。利用场的定律构成的传感器，其形状、尺寸（结构）决定了传感器的量程、灵敏度等主要性能，故此类传感器可统称为“结构型传感器”。（3）物质定律。它是表示各种物质本身内在性质的定律（如胡克定律、欧姆定律等），通常以这种物质所固有的物理常数加以描述。因此，这些常数的大小决定着传感器的主要性能。如：利用半导体物质法则—压阻、热阻、磁阻、光阻、湿阻等效应，可分别做成压敏、热敏、光敏、湿敏等传感器件；利用压电晶体物质法则—压电效应，可制成压电、声表面波、超声波传感器等等。这种基于物质定律的传感器，可统称为“物性型传感器”。这是当代传感器技术领域中具有广阔发展前景的传感器。（4）统计法则。它是把围观系统与宏观系统联系起来的物理法则。这些法则，常常与传感器的工作状态有关，它是分析某些传感器的理论基础。这方面的研究尚待进一步深入。气体传感器（Gas Sensor）是以气敏器件为核心组成的能把气体成分转换成电信号的装置。它具有响应快，定量分析方便，成本低廉，实用性广等优点，应用越来越广。气体种类繁多，性质各异，因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等；用于检测有毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、砷烷等；用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉中的氧气、热处理炉中的二氧化碳；用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NO x、CH4、O3，家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还可分为干式和湿式两类；按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类；按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类，如图：

传感器的标定与校准

标定与校准的概念新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系，这个过程就称为标定。简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1-19所示。图1-19 压电式压力传感器输入――输出关系校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。标定与校准在本质上是相同的，校准实际上就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。 1．7．2 标定的基本方法标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图1-20所示。

如何对气体探测器进行标定

如何对气体探测器进行标定一般情况下为了能够更好的保证气体探测器的精度和系统的完整性，气体探测器中的传感器是需要定时标定的，标定所间隔的时间依据传感器的不同而不同，这种情况下要听取厂家的建议。在安装气体探测仪30天后，按照惯例需要对气体探测器进行标定，在这段时间内，需要观察传感器是否适应新的环境。如果传感器的位置不适合、其他气体的干扰、密度的降低，在这段时间里将会出现。气体探测器标定所需步骤： 1.“零点”设置定义气体的零点没有确定的标准。大多数厂家会使用纯氮或或纯人造气体来建立零点，而且这两种气体也比较容易获得，但是这种方法不太准确，因为空气中除了含有氮气和氧气外，还含有微量的其他气体，所以建议周围空气较为清新。标定时应遵循以下标定方法： A．根据操作人员的判断，传感器周围的气体是清新的，没有非正常条件存在，这时，仪表的指示接近零（读数），零点设置的过程可以跳过。当出现疑问时，可使用塑料袋来得到一些在传感器周围认为是"清新"的空气。这是一个非常快而容易的过程。这种方法对于区别真报警和误报警是非常有效的。 B．压缩空气的优点就是，气体在瓶中容易控制并容易携带。通过设备很容易、方便的得到空气。然而，这种气体的特点是湿度低，解决的办法是在采样系统中使用带有活性碳的过滤器，过滤掉所使用的潮湿气体中不想要的气体和水蒸汽。经过这个过程，才可以使用该气体对各种型号的传感器进行标定。然而一氧化碳气体并不能通过带有活性碳的过滤器而滤掉。 2.量程标定量程的标定可以是相当容易或非常复杂和昂贵，这取决于该气体的种类和浓度的范围，为了到达满意的精度，目标气体与背景环境气体的平衡混合物是最好的标定气体。但对操作工的技能要求比正常的要高。对于气体探测器的标定，精度并不是十分重要的，因为它不是分析性的设备或系统，但是必要的标定是必不可少的。

各类气体传感器的原理、结构及参数

各类气体传感器的原理、结构及参数气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。气体种类繁多，性质各异，因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等；用于检测有毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、砷烷等；用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉中的氧气、热处理炉中的二氧化碳；用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NOx、CH4、O3，家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还可分为干式和湿式两类；按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类；按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类。半导体气体传感器半导体气体传感器可分为电阻型和非电阻型(结型、MOSFET型、电容型)。电阻型气敏器件的原理是气体分子引起敏感材料电阻的变化；非电阻型气敏器件主要有M()s二极管和结型二极管以及场效应管(M()SFET)，它利用了敏感气体会改变MOSFET开启电压的原理，其原理结构与ISFET离子敏传感器件相同。电阻型半导体气体传感器作用原理人们已经发现SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等材料都存在气敏效应。用这些金属氧化物制成的气敏薄膜是一种阻抗器件，气体分子和敏感膜之间能交换离子，发生还原反应，引起敏感膜电阻的变化。作为传感器还要求这种反应必须是可逆的，即为了消除气体分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。SnO2薄

气体传感器的零点设置

气体传感器的零点设置定义气体的零点没有确定的标准。许多分析过程，包括一些特殊的分析过程如EPA 方法，都使用纯氮或纯人造气体来建立零点。这是因为这种瓶装氮气和人造气体容易获得。由于这个原因，人们普遍认为使用瓶装氮气和人造气体是传感器零点设置的一种好方法。不幸的是，这种方法不太准确。通常空气中除了含有氮气和氧气外，还含有微量的其他气体。同样，周围的空气中含有很小百分数的水蒸气。因此，假设该区域的空气是清新的，使用周围的空气作为气体传感器的零点具有现实和实践意义。这个参考点依建立的不同而不同。因此，区域内传感器的一个好参考点，总是认为该区域的空气清新，如某一办公室区域。这将给出更接近现实的零点，因为它将代表安装周围空气条件。水蒸汽的缺乏可能引起设定零点的数字低于传感器周围空气的零点数既零点漂移。这就是固态型传感器和光电离探测器使用时值得注意的地方。标定的方法。考虑到所有因素，如传感器的型号和应用条件，应遵循以下建议的标定方法：根据操作人员的判断，气体传感器周围的气体是清新的，没有非正常条件存在，这时，仪表的指示接近零（读数），零点设置的过程可以跳过。当出现疑问时，可使用塑料袋来得到一些在传感器周围认为是清新的空气。这是一个非常快而容易的过程。这种方法对于区别真报警和误报警是非常有效的。压缩空气有一优点就是，气体在瓶中容易控制并容易携带。通过设备很容易、方便的得到空气。这种空气中含义少量的氮氢化合物、一氧化碳、二氧化碳和一些其他干扰气体。然而，这种气体的特点是湿度低，解决的办法是在采样系统中使用带有活性碳的过滤器，过滤掉所使用的潮湿气体中不想要的气体和水蒸汽。经过这个过程，才可以使用该气体对各种型号的传感器进行标定。

压力传感器标定与校准

压力传感器检定： 1.静态检定 2.动态检定我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。迟滞e H：正行程与反行程之间的曲线的不重合度；线性度e L（非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的吻合程度；重复性e R：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度；置信系数a=2（%）或a=3（%）贝塞尔公式线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。误差（三者反应系统总误差）e S：e S=±√e H2+e L2+e R2 或e S=e H+e L+e R 根据检定规程一《压力传感器静态》,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。动态检定： 1.瞬态激励法（阶跃信号激励） 2.正弦激励法（正弦信号激励）动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。

气体传感器介绍

气体传感器介绍 1气体传感器简介 1、稳定性 2、灵敏度 3、选择性 4、抗腐蚀性 2气体传感器分类 1气体传感器简介气体传感器是电子鼻系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体浓度转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、作干燥或制冷处理、样品抽吸、甚至对样品进行化学处理以便化学传感器进行更快速的测量。采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。简单扩散是利用气体天然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体浓度的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是它将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道的情况，这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计。但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某 SiH以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因种目标气体和汽化物如 4 为它们的吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。在任何情况下，探头及其内部气体传感器都必须能够检测某给定值以上的气体浓度，并发出报警信号;或者说，当气体浓度低于给定值时，探头不允许发出警报。经常误警会使人对传感器的可靠性产生怀疑，而忽略正确发出的警报，最终可能造成严重的后果。在介绍气体传感器之前，有必要先对气体传感器的一些特性作一介绍:

传感器单点标定方法

遥控器标定传感器的方法如果传感器通电后，显示“4%”,无法标效请先按以下步骤操作：连续按遥控器的“类+”当传感器显示“PAD3”时停止，再连续按遥控器“页+” 当传感器显示“AD21”时停止，这里对传感器显示的数值进行修改，例如传感器显示“31FF”，修改为“51FF”，最后保存，重新通电起动，再按下面传感器标效方法重新进行标效，(此时通气时传感器显示值可能不会变，只需通气30S后，按标气“10”步操作即可)如果传感顺没有此现象，无须此操作。 1．严格按以下1-11条逐条进行，不管显示页面显示什么，都逐条执行！ 2．严禁在不通气的情况下按“较准A”键！ 3．每次都按如下顺序执行 1、标气A 2、浓度显示 2、清零 3、较准标效步骤 1、给航空插头的1焊接电源的正，2焊接电源的负极，电源电压范围9-24VDC，其它不用。 2、给传感器通电预热约20分钟（房间温度15度以上）。 3、取传感器专用遥控器一只，把遥控器电池盖的塑料绝缘片去掉，遥控器即可正常使用（注：遥控器第一次使用时） 4、取传感器专用的标校头（一根约60mm长的细管）和气体管路连接。 5、调整气体流量，使流量稳定在200ml每分钟（注：流量计必须经过校验）。 6、查看气瓶的气体浓度值，（一氧化碳250或甲烷2.00）气体。 7、按遥控器的“标气A键”后，传感器显示“AD90”，约1秒后显示标气A浓度。用数加数减和位加位减键修改数据等于标气的值（一氧化碳250或甲烷2.00），然后按“确认”在下次校准的任何时候，只要气瓶浓度一样时，不用重复本条。 8、再按“浓度显示”键，显P--1后再显示当前气体浓度。 9、零点校准：通清洁空气至少3分钟，按遥控器“功能校准B键”放开后紧接着按“清零”键后，传感器数码管亮闪一次，零点校准完成。 10、气体校准：通标准气体1分20秒左右，传感器的值稳定后，按遥控器“功能校准B键”放开后紧接着按“校准A”后，传感器数码管亮闪一次，显示校准的标气浓度，气体校准完成（如果传感器数值继续变化，可重复此步骤，直到稳定不变）。 11、如果只校准1次后检验的值不准确，可以重新标定后再次检验。按标准要求，一般需要重复第9-10条3次。每次的顺序位先清零再通气较准，再通空气再通检验气体。 12.传感器装置号，当传感器通电后，按“类+”，显示“P-2”，再继续按“页+”，当显示“P2-2”时停止，1秒后传感器显示“H001”即当前传感器为“1”号，可用遥控器数加数减和位加位减

气体传感器量程的标定方法

a. 预混合标定气体预混合标定气体的方法是气体传感器标定的首选和最流行的方法。预混合标定气体可以被压缩和存储在一定压力下的气瓶中。这些瓶子的尺寸可以是任意的，但是在现场标定时，人们喜欢尺寸小而轻的气瓶。这些小而携便的气瓶可分为两类：低压和高压气体设备。低压气瓶瓶壁薄重量轻通常是不回收和一次性的。高压气瓶是为纯化学危险品设计的。对于标定气体，这些气瓶通常壁很厚，可承受的压力为2000 psi。为了传感器的标定，使高压气体从高压气瓶中流出，需要一个减压器。它是由压力控制器、压力表、流量限流孔组成。流量限流孔是一种在给定的压力下，允许一定量的空气流量所适合的极小线孔。在标定过程中，为了得到适当的读数，有些传感器需要有潮湿度。这种加湿过程步骤同传感器零点设置。 b．渗透设备渗透设备是一个密封容器，装有气液相均衡化学物质。气体分子通过渗透容器的边缘或顶盖进行渗透。气体分子的渗透速率取决于物质的渗透率和温度。渗透率是长周期稳定的。与渗透化学物质混合形成的恒定的标定气体，在给出温度后就知道其渗透率。这就需要恒温口径测量器和流量控制器。然而，渗透管连续以恒定速率输送化学物质，随着产生了存储和安全问题。给定气体的渗透率对于应用来说可能是太高或太低。例如，高蒸汽压的气体渗透太快而非常低的蒸汽压气体化学物质所具有的渗透率太低而没有任何用途。渗透设备大多数可以在实验室中找到，常常应用于分析仪器上。对于气体监视，传感器标定需要的浓度是典型的高渗透设备。因此它的应用受到了限制。 c．交叉标定利用交叉标定方法，主要是每个传感器都遭受其他气体的干扰。例如，要标定100% lel的乙烷气体，通常用50%ele的甲烷气体来代替实际的乙烷气体。这是因为乙烷在室温时是液态具有低蒸汽压。因此说使用精确的混合气并保持它在高压力下是很困难的。换句话说，甲烷具有很高的蒸汽压并非常稳定。此外，它可以与空气混合并保持在很高的压力下。与乙烷混合气相比甲烷可用于更多的标定场合，同时它具有长寿命。50%的乙烷混合气容易得到。因此，可燃气体报警仪的制造商建议使用甲烷作为标定其他气体的代用品。有两种方法可完成甲烷作为标定其他气体的代用品。第一种方法是用甲烷标定可燃气体报警仪，同时，用所获得的读数乘以手册中的响应因数来代替其他气体的读数。最常用催化型传感器就是如此。

气体探测器的选用

气体探测器的选用气体探测器的主要作用是有泄露或危险将要发生时，提醒有关人员采取相关措施保护在现场工作的人员，生产设备的安全运转以及周围环境。如果你能正确地选择所使用的探测器，你将使它们表现得更好。目前有许多种气体探测技术可帮助今天的工业来保护人类和生产，当然，每一种技术都有优点和缺点。从以下最流行的技术中我们将看出没有单一“最好的方法”，而只有根据你的实际情况由多种技术组合成的最好的气体探测系统。气体探测器主要是由传感器和相关电路组成。传感器是整个探测器的关键部位，它是决定其可靠性的重要因素之一。目前有以下几种气体探测技术：电化学技术，催化燃烧技术，化学纸带技术，固态金属氧化物技术，红外技术, 以及光电离技术等等。电化学技术与催化燃烧技术不同电化学气体传感器中所包含的不同成份决定了它可与相应的毒气发生反应；测量头可测量反应所产生的电流并将其转换成气体浓度值(PPM或PPB)。催化传感器在涂有催化剂的小球上“无焰燃烧”可燃性气体；测量头可测量电阻的变化并通过A/D转换，显示变化相应的读数。一般以爆炸下限作为满量程。由于电化学型和催化燃烧型测量头相对较低的成本，它们通常被用于“源点”(即泄漏有可能发生的地方)处的测量。因而对泄漏的反应迅速并可连续探测。另外，由于没有可移动部件，所以不会造成机械故障。但是，这两种类型的传感器也有缺点：一些气体传感器不但对与之相应的气体（即它们按照设计应该反应的气体）反应，而且对其他气体（干扰气体）也发生反应，因此有必要注意在设计和安装过程中避免将这些传感器用在有可能有干扰气体存在的地方。传感器需要定期标定，通常为三个月一次（视不同品牌，工作环境，工作状态等因素的影响）；传感器在使用1到3年后通常需要更换（视不同品牌，工作环境，工作状态等因素的影响）。另外，有些品牌的传感器使用的是电解溶液，这就需要定期填充电解液。化学纸带技术化学纸带技术是用经过化学浸泡的纸带去探测有毒气体。这种纸带非常象石蕊试纸当遇到某种相应的气体时会改变颜色；纸带机通过光电管测量，分析纸带颜色的变化，并将其转换成气体浓度值。这种系统的优点是，作为颜色变化反应的结果，纸带机提供的是气体泄漏的物理证据（相反,电化学型，催化燃烧型，固态金属氧化物型，和红外型测量头仅仅输出4－20mA的信号）。特别是它们也受干扰气体的影响，但要比电化学型，固态金属氧化物型的影响小，因此比它们更具专一性。另外，纸带机比电化学型能探测更多的气体。纸带机的缺点是：它们只能用于有毒气体的探测而不能探测象氢气等的可燃性气体。由于纸带机价格昂贵，所以通常被置于中心位置并通过采样管与各个测量点相连；每个测量点的气样被依次泵吸过来。因此在气体泄漏和探测之间存在着显著的时间滞后现象，而且依次泵吸

压力传感器的静态标定指导书

《自动检测技术》实验指导书北京交通大学机电学院测控系 2006年9月

实验一压力传感器的静态标定实验一、实验目的要求 1、了解压力传感器静态标定的原理； 2、掌握压力传感器静态标定的方法； 3、确定压力传感器静态特性的参数。二、实验基本原理传感器的标定，就是通过实验建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系。压力传感器的静态标定，主要指通过一系列的标定曲线得到其静态特性指标：非线性、迟滞、重复性和精度等。三、实验系统 1、系统连接 2、实验设备活塞式压力计（型号：YS/YU-600型）、标准压力表（精度：0.4级，量程：0~10MPa）、被标定的压力传感器（型号：AF1800，量程：0~10MPa）、数字万用表、标准砝码、工作液体（蓖麻油）。

3、活塞式压力计结构原理测量活塞以及砝码的重力与螺旋压力发生器共同作用于密闭系统内的工作液体，当系统内工作液体的压力与此重力相平衡时，测量活塞1将被顶起而稳定在活塞筒3内的任一平衡位置上。这时有压力平衡关系： g m m A p )(1 0+= 式中：p 为系统内的工作液体压力；m 与m 0分别为活塞与砝码的质量；g 为重力加速度；A 为测量活塞的有效面积。对于一定的活塞压力计，A 为常数。在承重托盘上换不同的砝码，由螺旋压力发生器推动工作活塞，工作液体就可处于不同的平衡压力下，因此可以方便而准确地由平衡时所加的砝码和活塞本身的质量得到压力p 的数值。此压力可以作为标准压力，用以校验压力表。如果把被校压力表6上的示值与这一准确的压力p 相比较，便可知道被校压力表的误差大小。也可以关闭a 阀，在b 阀上部接入标准压力表，由压力发生器改变工作液压力，比较被校表和标准表上的示值进行校准。同样，将被校压力表换成压力传感器，就可以通过比较压力传感器测量的压力值和标准表上的示值进行校准，对压力传感器进行静态标定。 4、扩散硅压力传感器扩散硅压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P 型或N 型电阻条，接成电桥。在压力作用下，根据半导体的压阻效应，基片产生压力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，把这一变化引入测量电路。则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。四、实验方法和要求 1、根据实验设备设计实验电路连线图，装配、检查各种仪器、传感器及压力表。 2、检查实验电路及油路。

常见气体传感器的种类

金属氧化物半导体式传感器金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。催化燃烧式传感器催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。定电位电解式气体传感器定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构：在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。

迦伐尼电池式氧气传感器隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构：在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm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，在容器的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)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，电流的大小与氧气的多少成正比，由于整个反应中阳极金属有消耗，所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟，完全可以国产化此类传感器。红外式传感器红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。 PID光离子化气体传感器 PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电场，待测气体在紫外灯的照射下，离子化，生成正负离子，在电极间形成电流，经放大输出信号。PID具有灵敏度高，无中毒问题，安全可靠等优点。

压力传感器误差及标定方法

压力传感器误差及标定方法压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，它在传感器之家中排在第一位，可见其相当重要。我们通常使用的压力传感器主要是基于压电效应而制造出来。压力传感器的性能如何一方面在于合理进行压力传感器的误差补偿。它的误差来源主要是灵敏度误差、偏移量误差、线性误差和滞后误差。由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。灵敏度误差，它的大小与压力成正比。如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数，否则相反。在实际测量中，滞后误差一般忽略不计，除非在压力变化非常剧烈的场合。线性误差的来源在于传感器敏感器件物理非线性，如果传感器中含有放大器，它还需包括放大器的非线性误差。线性误差曲线可能是凹形的，也可能是凸形的。传感器标定可消除或极大地减小这些误差，而补偿技术通常要求确定系统实际传递函数的参数，而不是简单的使用典型值。电位计、可调电阻以及其他硬件均可在补偿过程中采用，而软件则能更灵活地实现这种误差补偿工作。压力传感器的标定方法主要有：一点标定法：这种标定方法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移量误差，这类标定方法通常称为自动归零。偏移量标定通常在零压力下进行，特别是在差动传感器中，因为在标称条件下差动压力通常为0。

选择标定压力：标定压力的选取决定其获取最佳精度的压力范围，标定点必须根据目标压力范围加以选择，而压力范围可以不与工作范围相一致。而灵敏度标定在数学模型中通常采用单点标定法进行。三点标定法：线性误差通常都具有一致的形式，它可以通过计算典型实例的平均线性误差，确定多项式函数（a×2+bx+c）的参数而得到。确定了a、b和c后得到的模型对于相同类型的传感器都是有效的。该方法能在无需第3个标定点的情况下有效地补偿线性误差。工程师在实际设计过程中，应根据精度需要，选择合适的标定方法，另外还需要考虑总的成本。

气体传感器的量程标定方法介绍

气体传感器的量程标定方法介绍气体传感器量程的标定可以是相当容易或非常复杂和昂贵，这取决于该气体的种类和浓度的范围。按照原则，为了到达满意的精度，目标气体与背景环境气体的平衡混合物是最好的标定气体。然而，虽然可以做到，但对操作工的技能要求比正常的要高。实际上，大多数的标定气体是从化学工厂买来的。下面的章节介绍几种量程标定的方法。 A.预混合标定气体预混合标定气体的方法是气体传感器标定的首选和最流行的方法。预混合标定气体可以被压缩和存储在一定压力下的气瓶中。这些瓶子的尺寸可以是任意的，但是在现场标定时，人们喜欢尺寸小而轻的气瓶。这些小而携便的气瓶可分为两类：低压和高压气体设备。低压气瓶瓶壁薄重量轻通常是不回收和一次性的。高压气瓶是为纯化学危险品设计的。对于标定气体，这些气瓶通常壁很厚，可承受的压力为2000psi。为了传感器的标定，使高压气体从高压气瓶中流出，需要一个减压器。它是由压力控制器、压力表、流量限流孔组成。流量限流孔是一种在给定的压力下，允许一定量的空气流量所适合的极小线孔。在标定过程中，为了得到适当的读数，有些传感器需要有潮湿度。这种加湿过程步骤同传感器零点设置。 B．渗透设备渗透设备是一个密封容器，装有气液相均衡化学物质。气体分子通过渗透容器的边缘或顶盖进行渗透。气体分子的渗透速率取决于物质的渗透率和温度。渗透率是长周期稳定的。与渗透化学物质混合形成的恒定的标定气体，在给出温度后就知道其渗透率。这就需要恒温口径测量器和流量控制器。然而，渗透管连续以恒定速率输送化学物质，随着产生了存储和安全问题。给定气体的渗透率对于应用来说可能是太高或太低。例如，高蒸汽压的气体渗透太快而非常低的蒸汽压气体化学物质所具有的渗透率太低而没有任何用途。渗透设备大多数可以在实验室中找到，常常应用于分析仪器上。对于气体监视，传感器标定需要的浓度是典型的高渗透设备。因此它的应用受到了限制。 C．交叉标定利用交叉标定方法，主要是每个传感器都遭受其他气体的干扰。例如，要标定100%LEL的乙烷气体，通常用50%ELE的甲烷气体来代替实际的乙烷气体。这是因为乙烷在室温时是液态具有低蒸汽压。因此说使用精确的混合气并保持它在高压力下是很困难的。换句话说，甲烷具有很高的蒸汽压并非常稳定。此外，它可以与空气混合并保持在很高的压力下。与乙烷混合气相比甲烷可用于更多的标定场合，同时它具有长寿命。50%的乙烷混合气容易得到。因此，可燃气体报警仪的制造商建议使用甲烷作为标定其他气体的代用品。

PVDF压力传感器的动态灵敏度校准

PV DF压力传感器的动态灵敏度校准曾　辉,余尚江,杨吉祥,丁世敬 (总参工程兵科研三所,河南洛阳471023) 摘　要:利用霍普金森压杆装置(SHPB),对PVDF压力传感器进行了动态校准,给出了校准拟合直线方程和线性度。校准结果表明,霍普金森压杆装置是目前PVDF压力传感器较为理想的动态灵敏度校准设备;在较宽的压力范围内(0～240MPa),PVDF压力传感器输出灵敏度随压力增加缓慢降低,线性度约±3.0%FS。关键词:聚偏氟乙烯;压力传感器;霍普金森压杆;动态校准;灵敏度;线性度中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2003)10-0039-03 C alibration of dynamic sensitivity of PV DF pressure transducer ZEN G2Hui,YU Shang2jiang,YAN G Ji2xiang,DIN G Shi2jing (The Third Science and T echnology I nstitute of E ngineering Corps,G eneral Staff,PLA,Luoyang471023,China) Abstract:The dynamic sensitivity of polyvinylidene fluoride(PVDF)pressure transducer is calibrated by Split2 Hopkinson pressure bar(SHPB).The calibration curve equation and linearity of transducer are given.The cali2 bration results show that SHPB is a suitable device for dynamic sensitivity calibration of PVDF pressure transducer,and the sensitivity of PVDF pressure transducer decreases with the increase of pressure applied to it in the scope of0～240MPa with linearity of±3.0%FS. K ey w ords:polyvinylidene fluoride(PVDF);pressure transducer;Split2Hopkinson pressure bar(SHPB); dynamic calibration;sensitivity;linearity 0　前　言自从1969年Kawai发现极化的聚偏氟乙烯(PVDF)呈现很强的压电效应以来,PVDF压电薄膜及以其为敏感元件的传感器在加速度、应变、声波和无损监测等各个方面得到越来越广泛的应用。近年来,利用PVDF具有超薄、高韧性、简单、实用、性价比高等特点,成功地研制了PVDF压力传感器,用来测量强冲击荷载条件下岩土类介质中压力(含应力)。该传感器是把PVDF片(成品)粘固在厚不锈钢板上,两极焊接低噪声电缆传输线,在引线处进行密封防潮处理,利用PVDF在相当石英晶体的光轴方向的正压电效应,把压力变化线性地转换成电荷量的变化。 PVDF压力传感器只能测量动态压力,给定其动态灵敏度较之静态灵敏度更有实际意义。目前压力传感器的动态校准设备有激波管,它能提供上升时间极短的阶跃压力,对分析传感器的动态特性是很理想的,但其最大校准压力仅几MPa,另外还有落体冲击台或流体压力速卸装置等,这类设备的最大标准压力可大于200MPa,但动压力的上升时间一般为ms量级。本文采用研究材料动力学性能的压杆装置,在压力上升时间为0.05～0.16ms,最大校准压力达240MPa的条件下,对PVDF压力传感器进行动态校准。 1　校准方法动态校准在Φ100mm霍普金森压杆装置(SHPB)上进行,如图1所示。图中输入杆和输出杆两端面紧靠在一起,一组(6片)PVDF片用502胶均布粘贴在输出杆的端面上,片的引线端子伸出在杆圆周面之外。气炮中迅速释放的高压气体驱动炮弹撞击输入杆,在输入杆中产生一维平面压缩应力波,应力波经输入杆由被校准的PVDF片传递到输出杆。收稿日期:2003-05-2493 　2003年第22卷第10期传感器技术(Journal of Transducer Technology)