几种气体检测传感器的检测原理 传感器是如何工作的

几种气体检测传感器的检测原理 检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等，以下简单阐述各种传感器的原理及特点。
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广泛使用的一种技术，在此方面国外技术比较好，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.

      当主动轴旋转时，主动轴带动皮带，进行物料输送。皮带在输送的过程中，会出现打滑的现象，产生主动轴旋转，皮带却不跟转，终引发皮带断裂，给设备造成损失。

      我方现针对这种情况，提出一套带式过滤机上安装两个传动装置，一个传动装置安装在主动轮上，由主动轮带动传动装置，传动装置连动齿轮，通过测量齿轮的转速进而得出主动轮的转速；另一个传动装置由皮带带动传动装置，同时传动装置通过轴承带动齿轮，通过测量齿轮的转速来反应皮带的转速。终根据测量到主动轮和皮带的转速进行比较，当皮带转速低于一定值时，即进行报警，同时输出开关量。

      传动装置示意图如下：

                                    图一  皮带测速示意图

                                         图二   主动轮测速示意图

      测量方案使用的具体方法：

      由两个传动装置带动转速齿轮分别测得主动轮的转速n1,皮带转速n2。当皮带转速n2低于主动轮转速n1的百分比小于某一数值时（例如，当n2≤n1*80%）时，即判定皮带打滑。此时皮带转速n2和主动轮转速n1已经通过转速的信号转换，转换成4-20mA的模拟量输出，通过控制柜里逻辑电路的比较，当达到临界值以后，控制柜会进行声光报警。

      此方法需注意几点：

1、判定打滑的百分比应该经过多次数据记录以后进行统计得出。

2、对于n2低于n1的时间要有一定的控制，如果n2的突然性的变小不能判定为打滑。

3、对于变频的瞬间不能作为判定皮带打滑的时间节点，需转速稳定后才能进行判断。

  

• 使用的测量装置

      主要部件：

1.霍尔转速传感器

      霍尔转速传感器适合于低速运转的齿轮，是一种非接触式的传感器。采用磁敏效应，当金属齿经过齿轮传感器前端时，引起磁场变化，传感器元件检测到磁场变化，并转换成一个交变电信号，传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更稳定，安装简单，防油防水，同时根据现场腐蚀性强的特点，传感器材料采用316L不锈钢材料，同时引线采用防腐蚀耐油的AFPF材料引线。

2.智能转速监控仪

      通过接收霍尔转速传感器的信号，对皮带的转速进行显示，同时可以设定报警值，当皮带的转速低于一定速度时（暂定为低于正常转速的80%），仪表报警信号灯亮起，同时输出一个开关量信号；仪表带有4-20mA的模拟量输出，转速信号可以转换成模拟量信号，与主轴转速模拟信号可以进行比较，作为一个判断皮带是否正常运转的参考值。

3、传动装置

      传动装置是实现测量皮带转速的关键装置，传动装置一边轻靠在皮带上，另一边通过轴承与齿轮相连接，当皮带转动时，带动传动装置，传动装置通过轴承带动齿轮转动，通过测量齿轮转速来反映皮带的转速。主动轮测速的传动装置配一个压紧装置，内部有弹簧，前端的探杆可以伸缩。保持传动轮随时都与主动轮贴紧，防止由于主动轮的晃动引起的传动轮不能与主动轮相靠紧的现象出现。具体示意图见图二。

配件：

1. 传感器安装支架，用于固定转速传感器，通过锁紧螺母把转速传感器固定在支架上。
2. 夹紧装置，用于固定传感器和传动装置，通过锁定螺母，固定在带式过滤机的外框架上
3. 安装仪表的控制柜放置于中控室内，控制柜内放置8台转速仪表，同时对4套带式过滤机进行监测

                          图三 控制柜外形尺寸图

• 安装与使用

1. 鉴于现场环境比较恶劣（腐蚀性强，盐分高），安装材料采用316L不锈钢（包括支架，夹紧装置）。
2. 传感器安装完毕后，要进行试运行，待各部分稳定后，方可进行正常的工作。
3. 转速传感器与齿轮的安装间隙在1mm-2mm之间，各部件均要安装牢固，保持皮带运行时能稳定测量，以确保测量得到的数据准确。注意对传感器的调教，使用了一段时间后要对安装间隙进行调教
4. 传感器的引线走向尽量避开变频或者高频干扰的区域，同时引线一定要避免短路等情况的出现。

       5、安装支架与转速传感器一体化安装，安装支架需要定期进行清理维护，转速传感器和齿轮配防护罩，防止碱水等油污污染，确保装置的使用寿命。