課題8氣體與煙霧的測量課件

《自動檢測技術》1.概述

煙霧報警器的功能在于：為了將火撲滅在未成災害前，在火災初燃生煙階段，能自動發(fā)出火災報警信號。8.1.3知識準備（深圳市永昌達電子提供）2.煙霧報警器的工作原理

煙霧報警器從使用的傳感器來分，有離子煙霧報警器、光電煙霧報警器等。

利用電離室離子流的變化基本正比于進入電離室的煙霧濃度來探測煙霧濃度。離子式煙霧報警器是由兩個內含镅241（Am241）放射源的串聯(lián)室、場效應管及開關電路組成的。內電離室即補償室，是密封的，煙不易進入；外電離室即檢測室，是開孔的，煙能夠順利進入。在串聯(lián)兩個電離室的兩端直接接入24V直流電源，正常狀態(tài)下處于電場的平衡狀態(tài)。

當火災發(fā)生時，煙霧進入檢測電離室，Am241產生的α射線被阻擋，使其電離能力降低，因而電離電流減少，檢測電離室空氣的等效阻抗增加，而補償電離室因無煙進入，電離室的阻抗保持不變，因此，引起施加在兩個電離室兩端分壓比的變化，在檢測電離室兩端的電壓增加量達到一定值時，開關電路動作、發(fā)出報警信號。（1）離子煙霧報警器的工作原理

與遮光型光電煙霧報警器相同。紅外光束煙霧報警器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，光敏元件就把光強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。（3）紅外光束煙霧報警器的工作原理（1）根據(jù)探測煙范圍的不同：點型和線型兩種（2）按使用環(huán)境的不同：陸用型、船用型、防爆型等。4.煙霧報警器的主要特點（1）適用于火災前期、早期的報警。（2）種類較多，應合理選擇。（3）不適用的場所：正常情況下有煙的場所，經常有粉塵及水蒸氣等場所，液體微粒出現(xiàn)的場所，火災發(fā)生迅速、生煙極少及爆炸性場合。3.煙霧報警器的分類8.1.4任務實施1.煙霧報警器的選型2.煙霧報警器靈敏度的選擇3.煙霧報警器的安裝4.注意事項5.煙霧報警器的調試8.2.3知識準備1.概述

近代科學的進步與發(fā)展給我們帶來的是生活的便利和安逸，燃氣已然成為我們每個家庭用戶的必備品，但當這些便利的背后給我們帶來的是安全的隱患，緊隨而來的便是悲劇的發(fā)生?，F(xiàn)代生產、生活中排放的氣體日益增多，有許多是易燃、易爆的氣體，如氫氣、一氧化碳、氟利昂、煤礦瓦斯、天然氣、液化石油氣等，有些是對人體有害的氣體。為了確保安全，需要對各種有害、可燃性氣體進行檢測、監(jiān)控。2.煤氣、液化氣報警器的工作原理

氣敏傳感器就是能感知環(huán)境中某氣體及其濃度的一種器件，它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號，根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中存在情況的有關信息，從而進行檢測、監(jiān)控、報警。（1）催化型煤氣、液化氣報警器的工作原理利用難熔的金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。（2）半導體型煤氣、液化氣報警器的工作原理SnO2半導體氣敏元件的特點：①氣敏元件阻值隨檢測氣體濃度變化具有指數(shù)變化關系，非常適用于微量低濃度氣體的檢測。②SnO2材料的物理、化學穩(wěn)定性較好，耐腐蝕性強，壽命長。③SnO2氣敏元件對氣體檢測是可逆的，而且吸附、脫附時間短，可連續(xù)、長時間使用。④元件結構簡單、成本低、可靠性高、機械性能好。⑤對氣體檢測不需要復雜的處理設備，待檢測氣體可通過元件電阻的變化直接轉變?yōu)殡娦盘枺娮杪首兓?，信號處理可不用高倍?shù)放大電路就可實現(xiàn)。

所謂還原性氣體就是在化學反應中能給出電子，化學價升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。測量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其它添加劑，按一定比例燒結而成的半導體器件。

SnO2氣敏元件的結構

主要有三種類型：燒結型、薄膜型和厚膜型。其中燒結型氣敏元件是目前工藝最成熟、應用最廣泛的元件。

燒結型SnO2氣敏元件是以多孔質陶瓷SnO2為基材，添加不同物質，采用傳統(tǒng)制陶方法進行燒結，燒結時埋入測量電極和加熱絲，最后將電極和加熱絲引線焊在管座上制成元件。

主要用于檢測還原性氣體、可燃性氣體和液體蒸汽。SnO2氣敏元件的工作原理

燒結型SnO2氣敏元件是表面電阻控制型氣敏元件。氣敏部分是N型SnO2材料晶粒形成的多孔質燒結體，其晶粒接觸面存在電子勢壘，元件電阻主要取決于勢壘高度和接觸部形狀。正常情況下，氧吸附在半導體表面，并獲得電子，從而使表面帶負電，進而增大電子勢壘，使元件阻值上升。當SnO2氣敏元件接觸還原性氣體，如H2、CO等時，被測氣體同吸附氧發(fā)生反應，這就減少了吸附氧濃度，減低了勢壘高度，從而降低了器件阻值。3.煤氣、液化氣報警器的主要特點4.煤氣、液化氣報警器的分類（1）催化型報警器響應快，線性好，重復性好，干擾小，精度高，穩(wěn)定性好。（2）半導體型報警器靈敏度高、響應時間快。按檢測原理分：催化型、電化學型、半導體型、紅外線吸收型等。按防爆要求分：防爆型和非防爆型。按使用環(huán)境條件分：室內使用型和室外使用型。按使用方式分：便攜式和固定式。1、氣敏傳感器的應用

氣敏傳感器可以檢測易燃、易爆、有毒、有害的各種氣體，具有高靈敏度、響應時間和恢復時間短、使用壽命長和成本低等優(yōu)點。因此可用于工廠、礦山、家庭、賓館、娛樂場所等地方的監(jiān)測，以防火災、爆炸等事故的發(fā)生，確保這些環(huán)境的清新、安全。8.2.4任務實施可燃性氣體傳感器家庭用煤氣報警器可用于汽車尾氣測量氧濃度傳感器有毒氣體傳感器的使用一氧化碳傳感器CO檢測換氣報警自動控制CO檢測換氣報警自動控制電路如下。M：換氣扇

VS：交流可控硅整流濾波穩(wěn)壓電源5VCO濃度較高時,電阻RS減小。AA點電壓升高,C2通過R2(1MΩ)緩慢充電。整流濾波穩(wěn)壓電源5VACO濃度較低時,電阻RS增大。A點電壓降低,C2通過R3(1MΩ)快速放電,延時后VT1截止、NE555（施密特）輸出低電平、LED滅、VS關斷、換氣扇停。延時（還有“躲過”加熱時間的作用）后VT1飽和、NE555輸出高電平、LED亮、VS導通、換氣扇轉動。2、煤氣、液化氣報警器的選型本著先進性與適用性相結合的原則。生產企業(yè)的要求。危險等級和現(xiàn)場的需要。在溫差較大的環(huán)境和精確度要求較高的場所，不宜選擇半導體型報警器。3、煤氣、液化氣報警器的安裝4、注意事項5、煤氣、液化氣報警器的調試課題8氣體與煙霧的測量8.3任務三酒精氣味檢測報警器8.3.1學習目標1、了解酒精氣味檢測報警器的功能和作用。2、掌握酒精氣味檢測報警器的工作原理。3、了解酒精氣味檢測報警器的分類。4、掌握酒精氣味檢測報警器的選型方法。5、掌握酒精氣味檢測報警器的安裝調試方法。8.3.2學習任務1、了解酒精氣味檢測報警器的功能作用，掌握其工作原理。2、能夠進行酒精氣味檢測報警器的選型、安裝和調試。8.3.3知識準備1.概述

酒精是一種無色透明、易揮發(fā)，易燃燒，不導電的液體。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味，微甘。學名是乙醇，分子式C2H5OH，蒸氣與空氣混合能引起爆炸，爆炸極限濃度3.5~18.0％。

在工業(yè)領域，檢測酒廠酒精含量是否達標；在交通方面，檢測酒后駕車違章情況。2.工作原理

半導體型酒精氣味檢測報警器采用氧化錫半導體作為傳感器，當氣體濃度增加時，其電阻值就降低。受溫度影響較大。

燃料電池型呼氣酒精測試儀采用燃料電池