燃气泄漏报警器的设计(编辑修改稿)

燃气泄漏报警器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

感器：如热导气体传感器、光干涉气体传感器、红外传感器等。 (3)利用电化学性质的气体传感器：如电流型气体传感器、电势型气体传感器等。 气体传感器应满足的基本条件 :一个气体传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。 但是，任何一个完整的气体传感器都必须具备以下条件： （ 1）能选择性地检测某种单一气体，而对共存的其它气体不响应或低响应； （ 2）对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度； （ 3）对检测信号响应速度快，重复性好； （ 4）长期工作稳定性好； （ 5）使用寿命长； （ 6）制造成本低，使用与维护方便。 常见气体传感器简介 （ 1）半导体气体传感器 周口师范学院 2020 届本科毕业设计（论文） 8 半导体气体传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的气体传感器，以及用单晶半导体器件制作的气体传感器。 自 1962 年半导体金属氧化物气体传感器问世以来，由于具有灵敏度高、响应快、输出信号强、耐久性强、结构简单、价格便宜等诸多优点，得到了广泛的应用。 该传感器己成为世界上产量最大、使用最广的气体传感器之一。 按照敏感机理分类，可分为电阻型和 非电阻型。 （ 2）固体电解质气体传感器 固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料作为气敏元件，其原理是利用气敏材料在通过气体时产生电阻，测量其形成电动势从而测量气体浓度。 由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，因而得到了广 泛的应用，几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域，其产量仅次于半导体气体传感器的一类传感器。 但这种传感器制造成本高，检测气体范围有限，在检测环境污染领域中有优势。 （ 3）接触燃烧式气体传感器 当易燃气体接触这种被催化物覆盖的传感器表面时会发生氧化反应而燃烧，故得名接触燃烧式传感 器。 接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝(也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层 )，使用时将铂丝通电，保持 300176。 C~400176。 C的高温，此时若与气体接触，气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升 ,通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道气体的浓度。 （ 4）高分子气体传感器 利用高分子气敏材料制作的气体传感器近年来得到很大的发展。 高分子气敏材料在遇到特定气体时，其电阻、介电常数、材料表面声波传播速度和频率、材料重量等物理性能发生变化。 高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单 、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合，在毒性气体和食品鲜度等方面的检测中具有重要作用。 高分子气体传感器具有对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简单，能在常温下使用，可以弥补其它气体传感器的不足。 （ 5）电化学传感器 电化学传感器由膜电极和电解液封装而成。 气体浓度信号将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。 它的优点是：反映速度快、准确、稳定性好、能够定量检测，但寿命较短 (大约两年 )。 它主要适用于毒性气体检测。 目前国际上绝大部分毒气检测采用该类型传感器。 （ 6）热传导 传感器 热传导传感器与接触燃烧式传感器具有类似的结构形式，但是测量原理不同。 它的测量原理是：将加热后的铂电阻线圈置于目标烟雾中，由于向目标气体 周口师范学院 2020 届本科毕业设计（论文） 9 传送热量造成温度降低，引起电阻值变化，传感器即测量电阻值的变化情况。 温度的变化情况是目标气体热传导率的函数，而对于一种给定的气体，热传导率是它固有的物理特性。 （ 7）红外传感器 红外传感器通常用两束红外光进行气体测量，主光束通过测量元件内的目标气体，参考光束通过比较元件内的参考气体。 在测量和比较元件中，红外射线被气体有选择地吸收了。 未吸收的红外光由光电探测器 测量，产生一个正比于目标气体浓度的差分信号。 非扩散式红外探测器 NDIR (nondispersive IR )是其中的一种，所有的未吸收光全部以最小的扩散和损耗被记录下来。 不同的气体吸收不同波长的 IR，所以传感器根据目标气体而调整，典型应用包括测量 CO和 CO冷冻剂烟雾和一些易燃气。 由于非碳氢化合物易燃气体 (如氢 )不吸收电磁谱中IR 部分的能量，所以这种传感器可以精确地测量碳氢化合物，并具有最小的交叉灵敏度，而且不受其它气体的腐蚀以及高浓度目标烟雾的影响。 由于气体的种类繁多，一种类型的气体传感器不可能检测所有的气体，通常只能检测某一种或两种特定性质的气体。 例如氧化物半导体气体传感器主要检测各种还原性烟雾，如 CO、 H C2H5OH、 CH3OH等。 固体电解质气体传感器主要用于检测无机气体，如 O CO H Cl SO2等。 简要列举出已经研究、开发的各类气体传感器及其可检测的气体种类 表 传感器种类 CO CO2 H2S NH3 HCN HCl CO CI2 NOX SO2 O2 CH4 C3H2 H2 H2O Cl2 半导体气体传感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 固体电解质传感器 ○ ○ ○ ○ ○ 接触燃烧式传感器 ◎ ○ ○ ○ 电化学式传感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 高分子电解质气体传感器 ◎ ○ ○ ○ ○ 注： ○ 好 ◎ 不太好 周口师范学院 2020 届本科毕业设计（论文） 10 气体传感器的选定 燃气泄漏报警器主要应用在石油、化工、冶金、油库、液化气站、喷漆作业等易发生可燃气体泄漏的场所，根据报警器检测气体种类的要求，一般选用接触燃烧式气敏传感器和半导体气敏传感器。 使用接触燃烧式气敏传感器，其探头的阻缓及中毒 ,是不可避免的问题。 阻缓是当在气体与空气的混合物中含有硫化氢等含硫物质的情况下，则有可能在无焰燃烧的同时，有些固态物质附着在催化元件表面，阻塞载体的微孔，从而引起响应缓慢反应滞缓，灵敏度降低。 虽然将阻缓的传感器再放回新鲜空气 环境中有得到某种程度的恢复的可能，但是如果长期暴露在这样的环境中，其灵敏度会不断下降，导致该传感器最终丧失检测烟雾的能力。 中毒是如果环境空气中含有硅烷之类。