很多煙氣測量儀器的生產廠家都是用電化學技術的傳感器。
德圖進入全球煙氣測量儀器和便攜式測量技術市場已20余年。憑借其遍布全球的銷售和客戶服務網絡,德圖深入了解各種客戶的需求和愿望,從而持續改進其所使用的傳感器。
電化學傳感器技術結合了許多的優點。舉例來說:
-設計小巧,常見的圓柱形的電化學傳感器的尺寸僅為:直徑29mm,高度25mm
-功耗很低
-零點穩定,通常為1-2ppm
-線性很好,允許進行單點校準和調整
-良好的測量精度
電化學氣體傳感器的工作原理Testo氣體測量儀器的大部分參數也都電化學傳感器,如、NO、或CO。德圖儀器的氣體傳感器性能表現良好,主要得益于幾個重要的特性,我們將在后續詳細進行講解。
圖1:testo340的電化學傳感器
我們將使用測量參數為一氧化碳的三電極傳感器作為典型示例來說明電化學氣體傳感器的功能原理。圖6顯示了傳感器組件和過程。
一氧化碳(CO)分子通過透氣隔膜到達傳感器的工作電極。在那里發生化學反應,形成的H正離子在含水電解質中遷移到反向電極。在反向電極上,第二次化學反應在新鮮空氣帶來的氧氣的協助下發生。第二次反應引發電流,流入外部電路中。此電流可以作為一氧化碳濃度的度量而被估算。第三個電極為參考電極,用于穩定傳感器信號。
圖2:電化學三電極傳感器的功能圖
Testo測量技術的設計特性
德圖的設計是基于已驗證的電化學傳感器技術,為了滿足客戶更高的使用要求上,該設計得到了進一步開發和改進。
與市面上所有其他的電化學氣體傳感器相比,Testo的設計特點在于:具有連接端口,可以輕松集成到儀器的氣路中。Testo儀器中的氣路由插入傳感器端口的軟管組件形成。客戶因而可以非常輕松地更換傳感器,即使在測量現場也是如此。這樣做大大縮短了停機時間,無需將測量儀器送到制造商或服務中心進行更換。
由于氣路直接通過而不是繞過傳感器,因此它們的高度(包括氣路)都會低于其他規格相似的市售傳感器,這對測量儀器的尺寸有積極影響。
每個Testo傳感器的電路板都固定在傳感器上。該電路板具有標準化的插入式連接,形成與儀器的機電接口。獨立于傳感器設置的其他細節,例如測量線的數量和位置,該接口在整個系列中始終保持相同,簡化了傳感器的操作。傳感器電路板包含一個存儲組件,即所謂的EEPROM。所有傳感器專用的信息都被存儲在EEPROM中,例如,傳感器標識符、補償、調整和校準數據,還有用于計算測量值顯示的輔助參數。除此之外,可允許的最大氣體濃度值也被存儲在EEPROM中,在其幫助下,可保護傳感器以防過載。操作期間可能發生的任何錯誤通知也會保存在EEPROM中。直接將傳感器安裝到德圖測量儀器中時,所有信息都立即可用,啟動平穩。對傳感器的參數化,如輸入補償系數等,都是不需要的。用戶可以直接安裝備用和升級傳感器,沒有任何問題,無需任何工具。不需要將德圖煙氣測量儀器送至客戶服務中心去更換傳感器,客戶可以獨立完成,即插即用。
Testo專用傳感器具有標準化的數字信號輸出
由于集成到傳感器的開關電路板中,而傳感器和傳感器各不相一部分傳感器類型的可以通過集成過濾器來過濾交叉氣體。并且得益于從傳感器傳遞到測量儀器的數字化輸出信號的標無法實現這一點,則執行計算的交叉氣體補償,即交叉氣體產生準化,任何傳感器類型都可以在儀器的任何插槽中使用。
這意味著,在具有新鮮空氣稀釋槽的儀器中,如testo350,根據測量應用和氣體濃度的不同,可在此特殊插槽上使用不同的傳感器類型,防止受到高濃度氣體的損害。改裝升級很容易進行,儀器在接通和啟動時會識別傳感器的順序改變。
根據運行時間和累計負載,儀器會自動計算客戶或德圖客戶服務部門進行重新校準和檢查過濾器的時間間隔,并以清晰的交通信號燈的形式進行指示。
另一個重要的特性是電路板上的溫度傳感器,它用于測量每個傳感器的準確溫度,并補償溫度對傳感器的影響。
與商用氣體傳感器相比,德圖專用系列產品的另一個優點是可以解決交叉敏感。交叉敏感性是一個專業術語,用于描述傳感器或測量儀器對除待測量的參數之外的其他參數的靈敏度。與大多數氣體傳感器技術一樣,電化學氣體傳感器也具有交叉敏感性。的信號的補償。關于內置過濾器,德圖的專用傳感器具有良好的使用壽命,且部分產品可以只更換過濾器,而不是整個傳感器。完整的傳感器價格較高,而單個過濾器則成本較低,節約費用。
圖3:電化學氣體傳感器,帶交叉氣體過濾器
為了確保Testo專用傳感器獲得盡可能準確的測量結果,需要付出很大的努力進行大量的計算,從而降低交叉干擾。一方面,這和原廠補償設置相關,需要通過測試氣體逐一調節,從而準確地設置補償系數。另一方面,Testo使用自己開發的算法,考慮并補償氣體濃度和溫度依賴性。
針對特殊應用的特殊解決方案
Testo煙氣測量儀器的應用范圍非常廣泛。訣竅在于開發出適于所有應用的氣體傳感器。
這些通常涉及燃燒設備的調整和監測。需要測量的氣體主要是氧氣、一氧化碳和一氧化氮,對于預期的濃度都有明確的定義。但是,根據應用的不同,它們也可能有很大的不同。為了讓整個氣體濃度量程都擁有高精度,德圖開發了特殊的NOlow和COlow傳感器,這些傳感器的量程段特別適用于低濃度的各種應用。由于使用了可控稀釋的量程擴展,在排放峰值中,低濃度傳感器也可以表現良好。
德圖的專用傳感器因而能夠適用于不同的應用和測量參數
煙氣分析儀testo350也經常用于監測各種各樣的工藝,和測量燃燒系統相比,相關的測量參數更多,其中濃度值的預期也大不相同。德圖專用的傳感器系列為此類應用提供特殊的解決方案。還有一些需求較少的傳感器,如和HC,后者基于催化原理,檢測碳氫化合物總量,即不進行電化學測量。
德圖的排放系列傳感器設計統一,成員豐富。其中,采用NDIR(非分散紅外)技術的二氧化碳傳感器更是完善了這一系列。其測量范圍高達50vol%,除了燃燒過程,還適用于作為過程氣體存在的過程,如水泥生產。
不同傳感器的顏色不同,一眼即可識別。
圖4:帶有電化學傳感器的testo350
由于良好的線性,校準簡單易行-這些共同組成了該傳感器系列的特性。