什么是气体检测仪（气体检测仪有哪些分类）

什么是气体检测仪？

•气体检测仪，顾名思义，它是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，其中包括：便携式气体检测仪、手持式气体检测仪、固定式气体检测仪、在线式气体检测仪等。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类，气体传感器是气体检测仪中用来检测气体的成份和含量的传感器。

• 一般认为，气体传感器的定义是以检测目标为分类基础的，也就是说，凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器，不管它是用物理方法，还是用化学方法。比如，检测气体流量的传感器不被看作气体传感器，但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器，尽管它们有时使用大体一致的检测原理。

气体检测仪的分类：

•根据产品使用的检测原理，气体检测仪可以分为以下几大类：

•半导体式：它是利用一些金属氧化物半导体材料，在一定温度下，电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。比如，酒精传感器，就是利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小的原理制备的。

•燃烧式：这种传感器是在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，燃烧是白金电阻温度升高，电阻变化，变化值是可燃性气体浓度的函数。

•热导池式：每一种气体，都有自己特定的热导率，当两个和多个气体的热导率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分的含量。这种传感器已经传感器地用于氢气的检测、二氧化碳的检测、高浓度甲烷的检测。这种气体传感器可应用范围较窄，限制因素较多。

•电化学式：它相当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性，可以被电化学氧化或者还原。利用这些反应，可以分辨气体成份、检测气体浓度。电化学气体传感器分很多子类：

•（1）原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自发电池型气体传感器），他们的原理形同我们用的干电池，只是，电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例，氧在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫、氯气等。

•（2）恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它的原理与原电池型传感器不一样，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析的传感器。这种传感器已经成功地用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中，是现有毒有害气体检测的主流传感器。

•（3）浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这种传感器的成功实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。

•（4）极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车的氧气检测，和钢水中氧浓度检测。

•红外线式：大部分的气体在中红外区都有特征吸收峰，检测特征吸收峰位置的吸收情况，就可以确定某气体的浓度。

•这种传感器过去都是大型的分析仪器，但是近些年，随着以MEMS技术为基础的传感器工业的发展，这种传感器的体积已经由10升，45公斤的巨无霸，减小到2毫升（拇指大小）左右。使用无需调制光源的红外探测器使得仪器完全没有机械运动部件，完全实现免维护化。红外线气体传感器可以有效地分辨气体的种类，准确测定气体浓度。这种传感器成功地用于：二氧化碳、甲烷的检测。

•按使用方式可分为固定式气体检测仪和手持气体检测仪。

•A)固定式气体检测仪：

• 这是在工业装置上和生产过程中使用较多的检测仪。它可以安装在特定的检测点上对特定的气体泄漏进行检测。弈扬固定式检测器一般为两体式，有传感器和变送组成的检测头为一体安装在检测现场，有电路、电源和显示报警装置组成的二次仪表为一体安装在安全场所，便于监视。它的检测原理同前节所述，只是在工艺和技术上更适合于固定检测所要求的连续、长时间稳定等特点。它们同样要根据现场气体的种类和浓度加以选择，同时还要注意将它们安装在特定气体最可能泄漏的部位，比如要根据气体的比重选择传感器安装的最有效的高度等等。

固定式气体检测仪

•B)便携式气体检测仪：

• 由于便携式仪器操作方便，体积小巧，可以携带至不同的生产部位，部分厂家的电化学检测仪采用碱性电池供电,可连续使用1000小时；新型LEL检测仪、PID和复合式仪器采用可充电池(有些已采用无记忆的镍氢或锂离子电池)，使得它们一般可以连续工作近12小时，所以，作为这类仪器在各类工厂和卫生部门的应用越来越广。

便携式气体检测仪

• 如果是在开放的场合，比如敞开的工作车间使用这类仪器作为安全报警，可以使用随身佩戴的扩散式气体检测仪，因为它可以连续、实时、准确地显示现场的有毒有害气体的浓度。这类的新型仪器有的还配有振动警报附件——以避免在嘈杂环境中听不到声音报警，并安装计算机芯片来记录峰值、STEL(15分钟短期暴露水平)和TWA(8小时统计权重平均值)——为工人健康和安全提供具体的指导。

• 如果是进入密闭空间，比如反应罐、储料罐或容器、下水道或其它地下管道、地下设施、农业密闭粮仓、铁路罐车、船运货舱、隧道等工作场合，在人员进入之前，就必须进行检测，而且要在密闭空间外进行检测。此时，就必须选择带有内置采样泵的多气体检测仪。如果环境中存在多种气体，选择一个复合式气体检测仪可能会达到事半功倍的效果。

• 复合式多气体检测仪可以在一台仪器上配备所需的多个气体检测传感器，所以它具有体积小、重量轻、响应快、同时多气体浓度显示的特点。更重要的是，弈扬复合式多气体检测仪的价格要比多个单一扩散式气体检测仪便宜一些，使用起来也更加方便。需要注意的是在选择这类检测仪时，最好选择具有单独开关各个传感器功能的仪器，以防止由于一个传感器损害影响其它传感器使用。

•我们实际在危险场所使用更多的是可燃气体探测仪，属于气体检测仪中的一种。

•可燃气体检测仪，是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。可燃气体检测仪一般有催化型、半导体型、红外光学型三种类型。

•半导体式气体检测器：是根据一定温度下，电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。比如，酒精检测仪利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小的原理制备的。

•半导体式气体传感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体的检测。尤其是，这种传感器成本低廉，适宜于民用气体检测的需求。

•催化燃烧式气体检测器：是由两只固定电阻构成惠斯登检测桥路。当含有可燃性混合气体扩散到检测元件上时，迅速进行无焰燃烧，并产生反应热，使热丝电阻值增大，电桥输出一个变化的电压信号，这个电压信号的大小与可燃气体的浓度成正比。它的优点是：选择性好、反应准确、稳定性好、能够定量检测、不易产生误报、控制可靠、寿命三年左右。它主要适用于可燃性气体的检测。一般相关的有以下三种类型：

•1、便携式可燃气体检测仪采用自然扩散方式检测气体浓度，使用催化燃烧式传感器，具有极好的灵敏度和出色的重复性；可燃气体检测仪采用嵌入式微控制技术，菜单操作简单，功能齐全，可靠性高。它适用于可燃气体泄漏抢险、地下管道或矿井等场所，能有效保证工作人员的生命安全不受侵害，生产设备不受损失。可燃气手持表的外壳采用高强度工程材料、复合弹性橡胶材料精制而成，强度高、手感好。

•2、泵吸式可燃气体检测仪采用内置吸气泵，可快速检测工作环境中可燃气体浓度。泵吸式可燃气体检测仪采用优质催化燃烧传感器，具有非常清晰的大液晶显示屏，声光报警提示，保证在非常不利的工作环境下也可以检测危险气体并及时提示操作人员预防。

•3、在线式可燃气检测报警器由气体检测报警控制器和固定式可燃气体检测器组成，气体检测报警控制器可放置于值班室内，主要对各监测点进行控制，可燃气体检测器安装于气体最易泄露的地点，其核心部件为内置的气体传感器。可燃气体检测器将传感器检测到的可燃气体浓度转换成电信号，通过线缆传输到报警控制器，气体浓度越高，电信号越强，当气体浓度达到或超过报警控制器设置的报警点时，报警器发出报警信号，并可启动电磁阀、排气扇等外联设备，自动排除隐患。

可燃气体探测仪

•红外光学型可燃气体探测仪：红外光学型是利用红外传感器通过红外线光源的吸收原理来检测现场环境的碳氢类可燃气体。通过测量这种气体的吸收光谱可判别出气体的种类；测量它的吸收强度可确定被测气体的浓度。

•是结实耐用，操作简便的智能型可燃气体探测器，被设计用以检测可燃性烷烃类气体浓度在爆炸下限0~100%的变化。这种探测器使用一种红外线光学传感器。红外线传感器的特点是长时间的工作稳定性及最少的阶段性维护。红外线气体传感器在某些测量环境下是对于传统的催化燃烧式传感器的一种极佳的替代产品。

可燃气体探测仪的相关参数

•LEL

•“LEL"是指爆炸下限。可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度，称为爆炸下限—简称%LEL。英文：Lower Explosion Limited。

•可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最高浓度，称为爆炸上限—简称%UEL。英文：Upper Explosion Limited。

•低于爆炸下限，混合气中的可燃气的含量不足，不能引起燃烧或爆炸，高于上限混合气中的氧气的含量不足，也不能引起燃烧或爆炸。

•各种可燃气体检测仪的测量范围为0-100%LEL。固定式可燃气体检测仪的通常设有二个报警点（与报警主机的型号有关）：10%LEL为一级报警，25%LEL为二级报警。

•便携式可燃气体检测仪的通常设有一个报警点：25%LEL为报警点。举例说明，甲烷的爆炸下限为5%体积比，那也就是说，把这个5%体积比，一百等分，让5%体积比对应100%LEL，也就是说，当检测仪数值到达10%LEL报警点时，相当于此时甲烷的含量为0.5%体积比。

•当检测仪数值到达25%LEL报警点时，相当于此时甲烷的含量为1.25%体积比。所以，不必担心报警后是不是随时有危险了，此时是在提示，要马上采取相应的措施，比如开启排气扇或是切断一些阀门等，离真正有可能出现危险的爆炸下限还有很大一段差距，这样才会起到报警提示的作用。

气体检测仪产品的防爆认证

•根据气体检测仪产品的分类，我们可以知道，根据使用方式可以分为固定式气体检测仪以及便携式气体检测仪，防爆认证中的防爆方法也是根据这个分类来的。

•对于固定式气体检测仪：使用的最常见的我们称之为隔爆型的防爆方法，通过制作一个隔爆的外壳，将内部电路保护起来，即使内部电路有爆燃的风险，也能通过隔爆的外壳，阻断爆炸的传播。这种隔爆的外壳采用的隔爆结合面往往是螺纹型的隔爆结合面，生产的难度也并不是非常大。因为这种方法采用的外壳生产难度提升不是非常巨大，同时内部电路又无需为防爆认证做出妥协设计，因此目前市面上广泛使用这种方法来为设备提供防爆保护。

•对于便携式气体检测仪：由于不可使用笨重的隔爆外壳来对仪器进行保护，因此只能通过对内部电路的设计更改来实现防爆。相当一部分有实力的厂家可以将这种产品电路的能量限制到一个安全的范围，从而通过电路本身就达到防爆的要求，而不需要再对外壳做特殊的处理，这种方式我们称之为本质安全防爆方法，这种方法的一个优势是在产品大批量供货的前提下，隔爆型外壳所增加的成本不再可被忽视时，能获得比隔爆型外壳产品更低的成本，增强了市场竞争力。

•当然，对于本质安全型来说，是否是固定式或者便携式的气体检测仪都是不影响的，即使是固定式气体检测仪也可以采用本质安全型的方法来达到防爆的目的。

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