氣體傳感器的量程標定方法

氣體傳感器量程的標定可以是相當容易或非常復雜和昂貴，這取決于該氣體的種類和濃度的范圍。按照原則，為了到達滿意的精度，目標氣體與背景環(huán)境氣體的平衡混合物是最好的標定氣體。然而，雖然可以做到，但對操作工的技能要求比正常的要高。實際上，大多數的標定氣體是從化學工廠買來的。下面的章節(jié)介紹幾種量程標定的方法。

A. 預混合標定氣體

預混合標定氣體的方法是氣體傳感器標定的首選和最流行的方法。預混合標定氣體可以被壓縮和存儲在一定壓力下的氣瓶中。這些瓶子的尺寸可以是任意的，但是在現場標定時，人們喜歡尺寸小而輕的氣瓶。這些小而攜便的氣瓶可分為兩類：低壓和高壓氣體設備。

低壓氣瓶瓶壁薄重量輕通常是不回收和一次性的。高壓氣瓶是為純化學危險品設計的。對于標定氣體，這些氣瓶通常壁很厚，可承受的壓力為2000 psi。

為了傳感器的標定，使高壓氣體從高壓氣瓶中流出，需要一個減壓器。它是由壓力控制器、壓力表、流量限流孔組成。流量限流孔是一種在給定的壓力下，允許一定量的空氣流量所適合的極小線孔。

在標定過程中，為了得到適當的讀數，有些傳感器需要有潮濕度。這種加濕過程步驟同傳感器零點設置。

B．滲透設備

滲透設備是一個密封容器，裝有氣液相均衡化學物質。氣體分子通過滲透容器的邊緣或頂蓋進行滲透。氣體分子的滲透速率取決于物質的滲透率和溫度。滲透率是長周期穩(wěn)定的。與滲透化學物質混合形成的恒定的標定氣體，在給出溫度后就知道其滲透率。這就需要恒溫口徑測量器和流量控制器。然而，滲透管連續(xù)以恒定速率輸送化學物質，隨著產生了存儲和安全問題。給定氣體的滲透率對于應用來說可能是太高或太低。例如，高蒸汽壓的氣體滲透太快而非常低的蒸汽壓氣體化學物質所具有的滲透率太低而沒有任何用途。

滲透設備大多數可以在實驗室中找到，常常應用于分析儀器上。對于氣體監(jiān)視，傳感器標定需要的濃度是典型的高滲透設備。因此它的應用受到了限制。

C．交叉標定

利用交叉標定方法，主要是每個傳感器都遭受其他氣體的干擾。例如，要標定100% LEL的乙烷氣體，通常用50%ELE的甲烷氣體來代替實際的乙烷氣體。這是因為乙烷在室溫時是液態(tài)具有低蒸汽壓。因此說使用精確的混合氣并保持它在高壓力下是很困難的。

換句話說，甲烷具有很高的蒸汽壓并非常穩(wěn)定。此外，它可以與空氣混合并保持在很高的壓力下。與乙烷混合氣相比甲烷可用于更多的標定場合，同時它具有長壽命。50%的乙烷混合氣容易得到。因此，可燃氣體報警儀的制造商建議使用甲烷作為標定其他氣體的代用品。

有兩種方法可完成甲烷作為標定其他氣體的代用品。第一種方法是用甲烷標定可燃氣體報警儀，同時，用所獲得的讀數乘以手冊中的響應因數來代替其他氣體的讀數。最常用催化型傳感器就是如此。

催化型傳感器是線系輸出，因此響應因數的使用符合滿刻度量程。例如，當用甲烷標定傳感器時，戊烷的輸出僅僅是甲烷的一半。因此戊烷的響應因數是0.5。所以當傳感器實際檢測戊烷而用甲烷標定時，讀數乘以0.5以獲得戊烷的讀數。

第二種方法仍然是使用甲烷作為標定氣，但是標定讀數為雙倍值。例如，使用50%LEL 的甲烷標定氣標定100%LEL戊烷。雖然標定時使用的是甲烷氣，但儀器標定后，其讀數為戊烷氣體的濃度。

許多低量程有害氣體傳感器可以使用交叉氣體標定。同樣，紅外線探測器對于任何氣體都以相同的波長吸收，可以使用交叉標定的方法。交叉標定方法的優(yōu)點是允許傳感器的標定使用一種氣體其量程容易獲得和處理。

然而，使用交叉標定的方法也會出現一些問題。一是每個傳感器的響應因數有所不同，原因是不可能在制造傳感器時使每個傳感器都一樣。例如，在催化型傳感器中，加熱器電壓在手冊中已說明。另外響應因數不能使用。響應特性將隨加熱器電壓的設立的不同而變化。因此，使用實際的目標氣體對傳感器進行標定作周期的檢測是一種好的方法。

穩(wěn)定非易燃和無毒的各種濃度氣體可以從供應商中獲得。詳細情況請與儀器制造廠商聯系。

D. 氣體混合

不是所有的標定氣體都可用。即使它可用，也有可能在一定的濃度或固定的背景混合氣下，該標定氣體不可用。然而，許多混合氣可通過稀釋后，對低濃度量程氣體監(jiān)視器進行標定。