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氨氣報(bào)警器的檢測(cè)原理

來(lái)源:山東中誠(chéng)和潤(rùn)科技發(fā)展有限公司   2025年06月11日 14:32  

氨氣報(bào)警器通過(guò)不同的檢測(cè)原理來(lái)感知環(huán)境中氨氣濃度的變化,從而及時(shí)發(fā)出警報(bào)。常見(jiàn)的檢測(cè)原理主要包括電化學(xué)原理、半導(dǎo)體原理、催化燃燒原理和紅外吸收原理,以下為你詳細(xì)介紹:

電化學(xué)原理

  • 工作機(jī)制

    • 電化學(xué)氨氣傳感器由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成,浸沒(méi)在電解液中。當(dāng)氨氣進(jìn)入傳感器后,在工作電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生與氨氣濃度成正比的電流信號(hào)。

    • 例如,氨氣在工作電極上失去電子被氧化,電子通過(guò)外電路流向?qū)﹄姌O,形成電流。這個(gè)電流信號(hào)被報(bào)警器的電路系統(tǒng)采集和處理,經(jīng)過(guò)換算后顯示出氨氣的濃度值。

  • 特點(diǎn)

    • 優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,能夠檢測(cè)到較低濃度的氨氣;選擇性好,對(duì)氨氣的響應(yīng)較為專(zhuān)一,受其他氣體的干擾較小;線性范圍寬,在一定濃度范圍內(nèi),輸出信號(hào)與氨氣濃度呈良好的線性關(guān)系。

    • 缺點(diǎn):傳感器壽命相對(duì)較短,一般在 1 - 3 年左右;電解液可能會(huì)揮發(fā)或泄漏,影響傳感器的性能;對(duì)環(huán)境溫度和濕度較為敏感,需要進(jìn)行溫度和濕度補(bǔ)償。

半導(dǎo)體原理

  • 工作機(jī)制

    • 半導(dǎo)體氨氣傳感器通常采用金屬氧化物半導(dǎo)體材料,如氧化錫(SnO?)等。當(dāng)氨氣吸附在半導(dǎo)體材料表面時(shí),會(huì)引起半導(dǎo)體材料的電阻值發(fā)生變化。

    • 例如,在沒(méi)有氨氣時(shí),半導(dǎo)體材料的電阻值處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)氨氣存在時(shí),氨氣分子與半導(dǎo)體材料表面的氧離子發(fā)生反應(yīng),改變了半導(dǎo)體材料的載流子濃度,從而導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。報(bào)警器通過(guò)測(cè)量電阻值的變化來(lái)確定氨氣的濃度。

  • 特點(diǎn)

    • 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低;響應(yīng)速度快,能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到氨氣的變化。

    • 缺點(diǎn):選擇性較差,容易受到其他氣體的干擾,如乙醇、一氧化碳等;靈敏度相對(duì)較低,對(duì)低濃度氨氣的檢測(cè)能力有限;穩(wěn)定性較差,長(zhǎng)期使用后性能可能會(huì)發(fā)生變化。

催化燃燒原理

  • 工作機(jī)制

    • 催化燃燒式氨氣傳感器通常由檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件組成,檢測(cè)元件表面涂有催化劑。當(dāng)氨氣與空氣混合后,在檢測(cè)元件表面發(fā)生催化燃燒反應(yīng),產(chǎn)生熱量,使檢測(cè)元件的溫度升高,電阻值發(fā)生變化。

    • 補(bǔ)償元件則不涂催化劑,用于補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對(duì)電阻值的影響。報(bào)警器通過(guò)比較檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件的電阻值變化來(lái)確定氨氣的濃度。

  • 特點(diǎn)

    • 優(yōu)點(diǎn):對(duì)可燃性氣體具有較高的靈敏度;穩(wěn)定性較好,使用壽命較長(zhǎng)。

    • 缺點(diǎn):只能檢測(cè)可燃性范圍內(nèi)的氨氣濃度,對(duì)于高濃度的氨氣(超過(guò)爆炸下限)可能會(huì)損壞傳感器;選擇性較差,對(duì)其他可燃性氣體也會(huì)產(chǎn)生響應(yīng);需要定期校準(zhǔn),以保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。不過(guò)氨氣本身可燃范圍較窄(爆炸下限 15.7%,上限 27.4% ),實(shí)際應(yīng)用中該原理使用相對(duì)較少。

紅外吸收原理

  • 工作機(jī)制

    • 不同氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光具有吸收特性,氨氣分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光有強(qiáng)烈的吸收。紅外氨氣報(bào)警器通過(guò)發(fā)射特定波長(zhǎng)的紅外光,穿過(guò)被測(cè)氣體后,檢測(cè)紅外光的強(qiáng)度變化。

    • 例如,當(dāng)被測(cè)氣體中含有氨氣時(shí),氨氣分子會(huì)吸收部分紅外光,導(dǎo)致檢測(cè)器接收到的紅外光強(qiáng)度減弱。報(bào)警器根據(jù)紅外光強(qiáng)度的變化計(jì)算出氨氣的濃度。

  • 特點(diǎn)

    • 優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,能夠檢測(cè)到極低濃度的氨氣;選擇性好,幾乎不受其他氣體的干擾;穩(wěn)定性好,使用壽命長(zhǎng),一般可達(dá) 5 - 10 年。

    • 缺點(diǎn):設(shè)備成本較高;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大;對(duì)環(huán)境中的灰塵、水汽等較為敏感,需要進(jìn)行定期維護(hù)和清潔。

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