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當前位(wèi)置:
影響氣(qì)體傳感器的讀數因素四:環境濕度(dù)
時間:2023-04-21 10:09:19
作者:sangbay

前期給大家介紹了影響氣體傳感器(qì)讀數的因(yīn)素:氣(qì)體濃度、平衡氣(背景氣)和環境溫度,今天為大家介紹第四個因素——環境濕度,詳情如(rú)下:
環(huán)境濕度(dù):大多數氣體傳感器(qì)對環境濕(shī)度是敏感的。濕度(dù)歸根(gēn)結蒂就是氣態水,水如果參與了化學變化或物理過程,那麽傳感器就有讀數了;如果水在整個化學(xué)變化或物理過(guò)程中所起的作用很小,那麽它所帶來的影響就比較小了。不受濕度影響的氣體傳感(gǎn)器是不存在的。
一、不同傳感(gǎn)器的使用濕度範圍是怎樣的?
催化燃燒傳感器(LEL):
LEL的適(shì)用濕度範圍很寬,從0-100%RH都可以使用。在濕度高的(de)情況下,電壓輸出會(huì)有些變化,一般不超過3%LEL。
電化學傳(chuán)感器(EC):

電化學傳感器濕度範圍也比較寬,一般能夠長期使(shǐ)用的範圍是(shì)15%RH-85%RH。對EC傳感器比較有利的濕度是20℃時候的60%RH,此時的(de)傳感器內部電極表麵如上圖,黑色的催化(huà)劑一半在(zài)電解液裏,一半在(zài)電解液外,可以和氣體接觸。
非色(sè)散紅外傳感器(qì)(NDIR):
NDIR傳感(gǎn)器的濕度範圍在0%RH-90%RH。NDIR傳感器喜歡幹(gàn),不喜歡濕,特別不能接觸冷凝水(shuǐ)。
光離子化傳感器(PID):
PID傳(chuán)感器的濕度範圍在0%RH-90%RH。PID不怕幹,但怕濕,這是絕大多數物理(lǐ)傳感器的共性。和NDIR不同的是(shì),在濕度高的時候,PID的(de)讀數會偏小,而不是偏大。
金屬氧化物半(bàn)導體傳感器(MOS):
MOS傳感器的濕度性能可以說是相當糟糕的,在0%RH-90%RH範圍之內,可能會有10%以上的偏移。

二、環境濕度是如何影響氣體濃度測量結果的?
催化燃燒傳感器(LEL):
濕度高的空氣會改變催化珠表麵的溫度,從而導致(zhì)傳感器輸出的電壓會(huì)有少量的改變,改(gǎi)變量一般不到1mV。
電化學傳感器(EC):

如上圖,當濕度小於15%RH的(de)時候,如(rú)果長期使用,傳感器內(nèi)電解液逐漸失水,催化劑慢慢變幹,氣體催化(huà)的效率和離子轉移(yí)的效率會變低。所表現出來的現象就是:靈敏度變低,響(xiǎng)應時間變長,回零時間變長,整個測量過(guò)程變得不可控。這時,傳(chuán)感器就失效了,需要更換。

如上圖,當濕度大於85%RH的時候,如果長期(qī)使用,傳感器(qì)內部電解液會逐漸吸水,催化劑慢慢被電解液漫過(guò),催化劑很難(nán)接觸到氣體,氣體催化的效率會變低。所表現出來的現象就是:靈(líng)敏度變低,響應(yīng)時間變長,嚴重的,電解液(yè)吸水過多會漫出傳感器。這時,傳感器就失效了,需要更(gèng)換。
非色(sè)散紅外傳感器(NDIR):

NDIR傳感(gǎn)器(qì)可以長(zhǎng)期在0%RH環境裏工作,但不能長期在85%RH濕度以上工作。其主要原因是NDIR傳感器內(nèi)部(bù)都是電子元(yuán)件,如果濕度高,電(diàn)子元器件容易短路而損壞。
另外一方麵,氣態水的紅外吸(xī)收(shōu)峰很寬,很多(duō)氣體如果用紅外傳感器測量,很容易受到幹擾,而使讀數偏高。上圖中的甲烷氣體的測量就(jiù)容易受(shòu)到幹擾(rǎo),而CO2測量就不容易受到幹擾(rǎo)。因此,NDIR原(yuán)理的
CO2傳感器的濕度性能比(bǐ)CH4傳感器好很多(duō)。
光離子化傳(chuán)感(gǎn)器(PID):

PID的濕度漂移是因為水蒸氣(qì)吸收了一部分紫外光子,使得被電離的被(bèi)測分子變(biàn)少了,因此流過電路的電(diàn)子就變少了,繼而測得的電流也就少(shǎo)了,所得到的讀數就變小了。濕度的問題是(shì)PID原理本身無法(fǎ)克服的,如果要很好的濕度性能(néng),還需要做濕度補償。
金屬氧化物半導體傳感器(MOS):
MOS傳感器的濕漂,其根本原因是(shì)催化劑的性能和矽片上的PN結的電阻會隨著濕度變化(huà)而(ér)變化。這也是MOS傳感器一直用在民用領域,而不能進入工(gōng)業領(lǐng)域(yù)的原因之一。

三、如何消除環境溫(wēn)度帶來的影響?
催化燃燒傳感器(LEL):
一般不需要濕度補償,濕度對讀(dú)數的影響一(yī)般在3%LEL之內。
非色散紅外傳感器(NDIR):
如果是測CH4,讀數正偏差可能(néng)在3%LEL-5%LEL之間,有濕度補償較好,沒有也可以通過消防認證。如果測CO2或其它毒氣,就不需要濕度補償了。
如果所測量的氣體濃度非常低,例如PPM級別,那麽就不是僅僅需要濕度補償的問題了(le),而是需要降濕度。
光離(lí)子化傳感(gǎn)器(PID):
如果所測氣體(tǐ)濃度是PPM級濃(nóng)度的,不用濕度補償問題不大,濕度所造(zào)成的偏差遠遠小於(yú)PID本身的長期穩定性所帶來的偏差。
如果所(suǒ)測氣體濃度是PPB級濃度的,還是用濕度補償。
金屬氧化物半導體傳感器(MOS):
需要(yào)做濕度補償(cháng),但從實際應用上,沒有人會為MOS傳感器的讀數做濕度補償,因為濕度傳感器的價格比MOS傳感器本身貴。如果(guǒ)濕度性能不合適,用戶一般會用其它技術類型的氣體傳感器替代MOS傳感器。


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