電化學(xué)氣體傳感器的常見(jiàn)問(wèn)題

電化學(xué)氣體傳感器是將電化學(xué)檢測技術(shù)與電路設計相結合而設計制造出的通用型氣體傳感器，傳感器利用電化學(xué)檢測原理各種氣體。但很多人對電化學(xué)氣體傳感器還是不過(guò)了解，下面就給大家分享一下電化學(xué)氣體傳感器的常見(jiàn)問(wèn)題，從常規使用年限、影響傳感器壽命的因素、含過(guò)濾功能的氣體傳感器、對氣體傳感器更換工作進(jìn)行計劃、如何發(fā)現傳感器故障、傳感器標定的含義等幾個(gè)方面介紹。

1、常規使用年限

普通的電化學(xué)氣體傳感器的使用年限通常為2~3年，如一氧化碳或硫化氫傳感器等。而一些特殊氣體，如氟化氫氣體的傳感器的使用年限僅僅只有12~18個(gè)月。盛密的無(wú)鉛氧氣傳感器的標準使用年限為5年。具體使用視環(huán)境會(huì )有相應的延長(cháng)和縮短。 在理想情況下，即溫度和濕度分別保持在20℃和60%RH左右，同時(shí)沒(méi)有污染物的侵入時(shí)，已知有的電化學(xué)傳感器工作超過(guò)10年！周期性地暴露在目標氣體環(huán)境中并不會(huì )限制傳感器的使用年限，優(yōu)質(zhì)的傳感器通常都裝備充足的催化劑和結實(shí)耐用的導體，這些材料并不會(huì )因為化學(xué)反應而輕易消耗殆盡。傳感器也有所謂的庫存期或者存貯周期，這些時(shí)間可能會(huì )讓用戶(hù)，服務(wù)公司和制造商都感到困惑和沮喪。電化學(xué)傳感器在生產(chǎn)后通常都有六個(gè)月的存貯周期（假定存貯條件為理想的20℃）。在超出這一周期后，傳感器輸出的信號就有可能變得不穩。這個(gè)周期中的一小部分時(shí)間不可避免地要用于生產(chǎn)和運輸環(huán)節。所以，對傳感器備件的采購進(jìn)行詳細計劃就變得至關(guān)重要，其目標是盡量縮短備件在倉庫中的存貯時(shí)間。

2、影響傳感器壽命的因素

極端溫度可以影響氣體傳感器的壽命。通常，制造商所宣稱(chēng)的設備操作溫度范圍通常在-30℃到+50℃之間變化。然而，高質(zhì)量的傳感器能夠在短時(shí)間內承受突破此范圍的溫度。比如，傳感器（如H2S或CO）在短時(shí)間（1~2小時(shí)）暴露于60℃到65℃是沒(méi)有問(wèn)題的。但是，如果極端情況重復發(fā)生則會(huì )造成電解質(zhì)揮發(fā)，也有可能造成零基線(xiàn)讀數移動(dòng)和反應遲緩等情況。 溫度過(guò)低時(shí)，傳感器的靈敏度會(huì )降低。也許傳感器可以在-40℃的低溫工作，但是對氣體的靈敏度會(huì )大幅度下降（靈敏度甚至可能降低高達80%），而且反應時(shí)間也會(huì )延長(cháng)許多，另外，當溫度降到-35℃以下時(shí)，電解質(zhì)還有結冰的危險。當氣體濃度過(guò)高時(shí)，也有可能造成傳感器性能下降。通常，電化傳感器在測試時(shí)，極限氣體濃度是其設計濃度的十倍。使用高質(zhì)量催化劑的傳感器應該可以承受這樣的情況，并不會(huì )對其化學(xué)特性或長(cháng)期性能造成損壞。而使用低質(zhì)量催化劑的傳感器則有可能造成損壞。潮濕是對傳感器影響最大的因素。電化傳感器的理想工作環(huán)境應當是20℃，60%RH（相對濕度）。當環(huán)境濕度超過(guò)95%RH時(shí)，電解質(zhì)會(huì )因為吸收水分而稀釋。在極端情況下，電解質(zhì)體積會(huì )增加2~3倍，很有可能造成電解質(zhì)從傳感器設備體通過(guò)接口滲漏。而當濕度低于20%RH時(shí)，電解質(zhì)則有可能脫水。隨著(zhù)電解質(zhì)脫水，設備反應時(shí)間也會(huì )顯著(zhù)延長(cháng)。 通過(guò)對傳感器進(jìn)行稱(chēng)重，可以迅速簡(jiǎn)便地判斷出電解質(zhì)的稀釋和脫水情況。與出廠(chǎng)重量相比，當傳感器重量有±250mg以上的變化時(shí)，則說(shuō)明傳感器的性能很有可能受到了影響。通過(guò)將傳感器置于相反的極端濕度環(huán)境中，電解質(zhì)原來(lái)的稀釋或脫水情況都是可逆的。在5~25天的時(shí)間里，傳感器的重量和電解質(zhì)濃度都可以恢復到初始狀態(tài)，性能也一并得到恢復。 要提醒大家注意的是，傳感器的靈敏度可能會(huì )隨著(zhù)周?chē)h(huán)境的情況而變化。一個(gè)原本反應不靈敏、反應時(shí)間長(cháng)的傳感器可能會(huì )隨著(zhù)環(huán)境濕度的變化而有所改善。這種情況在四季氣候變化鮮明的國家則更為突出。氫硫化物傳感器的性能尤其與周邊環(huán)境聯(lián)系更為緊密。一臺固定式探測器中的傳感器的靈敏度和反應時(shí)間很有可能在按照當地的溫度濕度調試穩定后的兩三周內發(fā)生改變。當傳感器在安裝前存放在非常干燥的環(huán)境中時(shí)（比如帶空調的辦公室），這種情況尤為普遍。在特殊情況下，干擾氣體可能會(huì )因為被催化劑吸收或者與催化劑發(fā)生反應生成副產(chǎn)品抑制催化劑，進(jìn)而破壞傳感器電極。強烈的震動(dòng)和機械沖擊也可能會(huì )損傷將電極、連接條（鉑金絲）和接口連接在一起的焊點(diǎn)，從而損壞傳感器。

3、含過(guò)濾功能的氣體傳感器

在有些傳感器上安裝有化學(xué)過(guò)濾層，以盡可能消除干擾氣體，尤其是硫化物氣體帶來(lái)的影響。這些過(guò)濾層的使用年限有限，通常用ppm小時(shí)來(lái)定義其對干擾氣體的耐受水平。因為氣體濃度有高低之分，所以ppm小時(shí)這個(gè)度量單位也許會(huì )不太精確。在目標氣體暴露時(shí)間減半的情況下，一個(gè)標稱(chēng)1000ppm小時(shí)的過(guò)濾器也不一定能把使用時(shí)間延長(cháng)兩倍。 當過(guò)濾層飽和時(shí)，傳感器與干擾氣體產(chǎn)生交叉反應的程度隨之加重（比如帶有過(guò)濾H2S氣體的過(guò)濾層的SO2傳感器）。當過(guò)濾層用盡時(shí)，用戶(hù)當然無(wú)法判斷他們所使用的傳感器到底是在與SO2還是H2S發(fā)生化學(xué)反應。 有機過(guò)濾層（碳基）雖然非常高效，但是不可再生，而且在環(huán)境濕度超過(guò)50%RH時(shí)，過(guò)濾層會(huì )因為氣孔堵塞而飽和。所以，化學(xué)過(guò)濾層的功效會(huì )在高濕度環(huán)境下下降。

4、對氣體傳感器更換工作進(jìn)行計劃

儀器操作人員渴望通過(guò)預測傳感器使用年限對傳感器更換工作進(jìn)行提前計劃，這樣服務(wù)工程師在現場(chǎng)維修的時(shí)候就可以帶來(lái)新的傳感器，避免了設備停機或重復派人的問(wèn)題。反言之，如果用戶(hù)能夠有把握將例行傳感器更換周期延長(cháng)，那么他們也自然可以降低更換傳感器的成本。實(shí)際上，電化學(xué)氣體傳感器使用年限的預測，設備的使用年限、壽命會(huì )受到本文中所提及的種種因素影響，每種具體應用中的情況各有不同。在實(shí)際操作中，用戶(hù)要么根據制造商的建議按照固定時(shí)間周期對傳感器進(jìn)行更換，或者根據歷史數據進(jìn)行更換（比如每?jì)扇旮鼡Q一次），抑或是發(fā)現傳感器對測試氣體沒(méi)有足夠反應的時(shí)候進(jìn)行更換。只有在表現出靈敏度明顯下降（或者反應時(shí)間過(guò)分延長(cháng)）時(shí)，傳感器才有可能在服務(wù)周期之間發(fā)生故障并進(jìn)行更換。

5、如何發(fā)現傳感器故障？

在過(guò)去的幾十年里，人們在氣體傳感器上應用了若干種的專(zhuān)利和技術(shù)，雖然這些技術(shù)都宣稱(chēng)可以發(fā)現電化學(xué)傳感器發(fā)生故障的情況，但是大多數的技術(shù)僅僅是推斷傳感器在某種電極刺激下工作狀態(tài)。展示傳感器處于工作狀態(tài)的唯一可靠方法就是使用測試氣體并測量傳感器的反應——即快速測試或者全面校準。事實(shí)上，電化學(xué)傳感器并不具備自動(dòng)防故障功能。在干凈的空氣中，它們輸出零信號電流，在它們報廢前，即便暴露在目標氣體中，仍然輸出零電流。所以，我們無(wú)法保證一部氣體探測儀器對所發(fā)生的故障進(jìn)行自動(dòng)識別。 但是，氣體探測儀器可以對那些有可能影響傳感器性能的事件進(jìn)行報告：智能氣體探測器和變送器能夠檢測周?chē)h(huán)境并在溫度超出傳感器上下閥值的時(shí)候發(fā)出報警。變送器也能夠將需要測量氣體的濃度與傳感器最大允許值進(jìn)行比較，一旦超出就發(fā)出警告。在這些例子中，用戶(hù)應當采取的正確措施就是使用測試氣體對傳感器進(jìn)行快速測試來(lái)驗證傳感器是否能正確反應。

6、傳感器標定的含義

標定是指用一定濃度的標準氣對報警器的示值進(jìn)行校準，一般包括零點(diǎn)標定和量程點(diǎn)標定。 零點(diǎn)標定一般指的是在高純氮氣或清潔空氣環(huán)境進(jìn)行的標定。 量程點(diǎn)標定指的是在一定目標氣體濃度下對報警器的標定。

7、電化學(xué)氣體傳感器使用前為什么必須老化？

● 對電極上也會(huì )有電荷積累，老化可把電荷中和掉?！?不用時(shí)也會(huì )有一些其它氣體吸附在上面，通過(guò)老化可把其反應掉，工作時(shí)更穩定?！?老化時(shí)，工作電極相對參比電極控制在所需的偏壓范圍內，讓傳感器進(jìn)入準備工作狀態(tài)。

好了以上就是今天給大家分享的有關(guān)電化學(xué)傳感器的常見(jiàn)問(wèn)題，希望能幫到大家。

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