接触燃烧式气体传感器检测原理
接触燃烧式气体传感器检测原理
可燃性气体(h2、co、ch4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关。空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(δr)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应特性。
接触燃烧式气体敏感元件的桥式电路如图。图中f1是检测元件；f2是补偿元件，其作用是补偿可燃性气体接触燃烧以外的环境温度、电源电压变化等因素所引起的偏差。工作时，要求在f1和f2上保持100ma～200ma的电流通过，以供可燃性气体在检测元件f1上发生氧化反应(接触燃烧)所需要的热量。当检测元件f1与可燃性气体接触时，由于剧烈的氧化作用(燃烧)，释放出热量，使得检测元件的温度上升，电阻值相应增大，桥式电路不再平衡，在a、b间产生电位差e。
这样，在检测元件f1和补偿元件f2的电阻比rf2/rf1接近于1的范围内，a，b两点间的电位差e，近似地与δrf成比例。在此，δrf是由于可燃性气体接触燃烧所产生的温度变化(燃烧热)引起的，是与接触燃烧热(可燃性气体氧化反应热)成比例的。即δrf可用下式表示
ρ—检测元件的电阻温度系数；
δt—由于可燃性气体接触燃烧所引起的检测元件的温度增加值；
δh—可燃性气体接触燃烧的发热量； c—检测元件的热容量；
q—可燃性气体的燃烧热；m—可燃性气体的浓度[％(vol)]；
α—由检测元件上涂覆的催化剂决定的常数。
ρ，c和α的数值与检测元件的材料、形状、结构、表面处理方法等因素有关。q是由可燃性气体的种类决定。因而，在一定条件下，都是确定的常数。则
即a、b两点间的电位差与可燃性气体的浓度m成比例。如果在a、b两点间连接电流计或电压计，就可以测得a、b间的电位差e，并由此求得空气中可燃性气体的浓度。若与相应的电路配合，就能在空气中当可燃性气体达到一定浓度时，自动发出报警信号，其感应特性曲线如图。
a、b间的电位差e，并由此求得空气中可燃性气体的浓度。若与相应的电路配合，就能在空气中当可燃性气体达到一定浓度时，自动发出报警信号，其感应特性曲线如图。
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这样，在检测元件f1和补偿元件f2的电阻比rf2/rf1接近于1的范围内，a，b两点间的电位差e，近似地与δrf成比例。在此，δrf是由于可燃性气体接触燃烧所产生的温度变化(燃烧热)引起的，是与接触燃烧热(可燃性气体氧化反应热)成比例的。即δrf可用下式表示
ρ—检测元件的电阻温度系数；
δt—由于可燃性气体接触燃烧所引起的检测元件的温度增加值；
δh—可燃性气体接触燃烧的发热量； c—检测元件的热容量；
q—可燃性气体的燃烧热；m—可燃性气体的浓度[％(vol)]；
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即a、b两点间的电位差与可燃性气体的浓度m成比例。如果在a、b两点间连接电流计或电压计，就可以测得a、b间的电位差e，并由此求得空气中可燃性气体的浓度。若与相应的电路配合，就能在空气中当可燃性气体达到一定浓度时，自动发出报警信号，其感应特性曲线如图。
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