Ventis Pro5无线气体检测仪和它的三种可燃气传感器

之前我们写过红外可燃气传感器和催化可燃气传感器的区别，参见《贵的一定好吗？论可燃气传感器的选择》。可燃气体类型多样，应用环境也很复杂，选择一款正确的传感器非常重要。

Ventis Pro5可配置三种类型的可燃气体传感器：

• 催化燃烧式传感器
• 甲烷（CH4 IR）红外传感器
• 可燃气体（LEL IR）红外传感器

催化燃烧传感器

简介和工作原理：

催化燃烧式传感器是应用较为广泛的针对可燃气体检测的传感器。这种传感器的检测元件缠绕成线圈的形状， 外部涂催化剂，确保其对可燃气体有反应；而另一个线圈则覆盖陶瓷，对可燃气体无反应。选择同样电阻值的两个线圈配对，形成传感器的检测珠和参考珠，并将检测珠和参考珠连接至惠斯通电桥中，施加固定的电压，将两个珠加热至非常高的温度。如果有可燃气体进入传感器，高温的检测珠会使可燃性气体发生无焰燃烧，从而导致温度进一步提升；参考珠对于可燃气体无反应，所以其温度不会改变。检测珠温度的提升，将导致电路失衡，最终电信号将被转换为气体浓度读数显示在仪器屏幕上。由于只有少量可燃气进入传感器内部发生无焰燃烧，传感器又是采用防爆设计，所以催化燃烧传感器不会引起爆炸或燃烧。

催化燃烧式传感器的优点和劣势：

与其它所有传感器一样，催化燃烧式传感器也有自身的优势和劣势。

催化燃烧式传感器应用广泛，设计方案比较简单，是较为经济的可燃气体传感器，这是一项重要的优势。这类传感器的另一项主要优势在于能够燃烧可燃气体，也就是说，理论上讲，这类传感器可检测所有可燃气体。但是，在功耗和仪器运行时间方面，这项巨大的优势也可能成为劣势。如上所述，这种传感器需要被加热到一定温度才能燃烧可燃气体，所以功耗比其它类型的传感器更高。气体燃烧式传感器的另一项劣势在于，催化燃烧式传感器在氧气含量严重不足的环境中无法检测可燃气体，因为可燃气体的燃烧需要氧气。对于可能抑制或毒化检测珠的物质环境，催化燃烧式传感器无法完全发挥气体检测功能，这是一个值得注意的问题。抑制剂包括包含下列一种或多种成分的卤代化合物：氟、氯、溴或碘。已经暴露在抑制剂环境中的催化燃烧式传感器，随着时间的流逝，会部分恢复丧失检测能力。含硫化合物（H2S和SO2）、处于硫化状态的含硅化合物和含铅化合物都属于毒化剂。已经暴露在毒化剂环境中的催化燃烧式传感器，无法恢复已经丧失的检测能力。

红外传感器

简介和工作原理：

在可燃气体检测领域，红外传感器是仅次于催化燃烧式传感器的第二常见的检测设备，而且应用越来越广泛。气体进入传感器之后，暴露在红外线光束环境中，传感器通过光学检测器测量可燃气体吸收的特定波长的光线强度。传感器对光学检测器的响应信号进行优化，确定具体的气体类型，通常是丙烷或甲烷。如果进入传感器的气体浓度增加，吸收的光线强度会成比率增长，从而提升检测器的信号强度。然后传感器将这些信号发送至微处理器，以便与零可燃气体含量参考点进行对比，从而生成可燃气体（即丙烷或甲烷）的浓度数据。

红外传感器的优点和劣势：

与催化燃烧式传感器类似，红外传感器也有自身的优势和劣势。红外可燃气体传感器能耗比较低，与催化燃烧式传感器相比具有很大的优势。催化燃烧式可燃气体传感器是能耗较高的气体传感器，而红外可燃气体传感器能耗较低。对于红外传感器来说，充满电之后的运行时间增加，这是巨大的优势。红外传感器能够在氧气不足的环境中工作，适合用于惰性气体吹扫的场合以及其它惰性气体环境中的可燃气体检测，这是这种设备的另一项优势。红外传感器的第三项优势在于，它不会像催化燃烧式传感器那样因为毒化剂和抑制剂而受损。当然红外传感器也有劣势。红外传感器对于氢气、乙炔、丙稀晴、苯胺和二硫化碳等可燃气体无反应，这是红外传感器的劣势。环境高湿度以及环境温度和压力变化对于红外传感器信号输出的影响很大，这是红外传感器的另一个问题。

红外传感器的差别

催化燃烧式传感器具有固有线性响应特性。也就是说，仪器根据某种特定气体的要求标定以后，如果出现其它气体，仪器读数是线性的，而且有比较接近的标定系数。红外传感器的性能与其完全不同。

Ventis Pro5设备包含两个不同的用于检测可燃气体的红外传感器：

甲烷红外传感器（CH4 IR）和可燃气体红外传感器（LEL IR）。

甲烷红外传感器(CH4 IR)

对于甲烷之外的其它气体，甲烷红外传感器的响应非线性程度很大。例如，如果存在甲烷气体，甲烷红外传感器可产生线性响应，如果出现的是戊烷，读数将高于实际LEL数值。这种传感器对于其它气体会产生非线性响应，所以无法像催化燃烧式传感器那样利用简单标定系数修订读数。传感器对于甲烷的整体敏感度很好，因此适合用于0至100%体积浓度甲烷的检测。请参见以下图示，其中展示了甲烷红外传感器对于其它相关气体的非线性响应特性。

下表所示为传感器读数2.5%VOL时，各可燃气体的实际浓度。

检测的可燃气体 仪器读数

2.1%VOL（78%LEL）乙烯 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

1.2%VOL（36%LEL）乙醇 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

1.1%VOL（55%LEL）丙烯 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

0.7%VOL（23%LEL）乙烷 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

0.65%VOL（31%LEL）丙烷 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

0.6%VOL（32%LEL）丁烷 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

0.55%VOL（39%LEL）戊烷 2.5%VOL（50%LEL）甲烷

可以看到，大多数时候，检测气体的实际浓度低于仪器读数。但是对于乙烯和丙烯来说，情况相反。如果使用甲烷红外传感器检测甲烷之外的其它气体，必须了解环境中含有哪些可燃气体，以及甲烷红外传感器对于特定气体的响应特性。

可燃气体红外传感器（LEL IR）

与甲烷红外传感器不同，如果可燃气体红外传感器根据丙烷的要求进行标定，对于其他可燃气体的响应线性程度更高。图中所示为可燃气体红外传感器对于常见可燃气体的响应情况。

用丙烷对红外传感器进行标定，用户可使用如下所示标定系数计算检测的可燃气体的实际浓度。

采样气体标定系数*

丁烷0.97

戊烷0.89

己烷0.8

乙醇1.65

乙烯3.4

丙烯1.69

乙烷1.01

环戊烷1.62

甲烷3

氯甲烷0.966

环氧乙烷0.845

甲醇2.22

甲苯1.18

异丙醇1.43

丙酮3.28

二甲苯1.51

乙酸乙酯1.69

二氯乙烷8.57

*上述标定系数只适用于体积比浓度不超过2.5%VOL的气体。不同传感器的标定系数也不相同，公差为+/-25%VOL。

将上述标定系数用于修订仪器的气体检测读数，用户可将丙烷读数换算为具体检测气体的浓度。这种传感器的劣势在于，传感器对于某些气体(例如甲烷、乙烯和二氯乙烷)的响应性能有限。有关情况可参见上表，其中标定系数不低于3。

哪一种传感器适合我？

我们对不同传感器技术的功能、优势和劣势，以及Ventis Pro5中两种红外传感器（CH4红外传感器和LEL红外传感器）的差异进行了说明。下表可作为选择适当可燃气体传感器时的快速指南。

哪一种可燃气体传感器技术更适用：催化燃烧式传感器还是红外传感器？

哪一种红外传感器更适用：CH4红外传感器还是LEL红外传感器？

看到这里您应该很清楚应该选用哪款可燃气体传感器了吧！