可燃?xì)怏w檢測(cè)儀探測(cè)器的傳感器采用催化燃燒的方式檢測(cè)氣體，稱為催化燃燒式傳感器。它可以看成是一個(gè)小型化的熱量計(jì)，它的檢測(cè)原理在幾十年內(nèi)沒(méi)有大的變化。這是一個(gè)惠斯通電橋的結(jié)構(gòu)。在它的測(cè)量橋上涂有催化物質(zhì)，它在整個(gè)的測(cè)量過(guò)程中是不被消耗的。

即使在空氣中氣體和蒸氣濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LEL時(shí)，它們也會(huì)在這個(gè)橋上發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，測(cè)量時(shí)，要在參比和測(cè)量電橋上施加電壓使之加熱從而發(fā)生催化反應(yīng)，這個(gè)溫度大約是500℃或者更高。正常情況下，電橋是平衡的，V1= V2，輸出為零。 如果有可燃?xì)怏w存在，它的氧化過(guò)程會(huì)使測(cè)量橋被加熱，溫度增加，而此時(shí)參比橋溫度不變。電路會(huì)測(cè)出它們之間的電阻變化，V2 > V1 ，輸出的電壓同待測(cè)氣體的濃度成正比。

催化燃燒式傳感器屬于高溫傳感器，催化元件的檢測(cè)元件是在鉑絲線圈（φ0.025~φ0.05）上包以氧化鋁和粘合劑形成球狀，經(jīng)燒結(jié)而成，其外表面敷有鉑、鈀等稀有金屬的催化層。

對(duì)鉑絲通以電流，使檢測(cè)元件保持高溫（300~400℃），此時(shí)若與可燃?xì)怏w接觸如甲烷氣體，甲烷就會(huì)在催化劑層上燃燒，燃燒的實(shí)質(zhì)是元件表面吸附的甲烷與吸附的氧離子之間的反應(yīng)，反應(yīng)完成后生成CO2和H2O解析，而氣相中的氧由被元件吸附并解離，重新補(bǔ)充元件表面上的氧離子。

利用元件測(cè)量甲烷式基于在其表面測(cè)量甲烷燃燒反應(yīng)放出的熱量的原理，即燃燒使鉑絲線圈的溫度升高，線圈的電阻值就上升。測(cè)量鉑絲電阻值變化的大小就可以知道可燃?xì)怏w的濃度。

可燃物在催化劑作用下燃燒。與直接燃燒相比，催化燃燒溫度較低，燃燒比較完全。催化燃燒所用的催化劑為具有大比表面的貴金屬和金屬氧化物多組分物質(zhì)。例如家用負(fù)載Pd或稀土化合物的催化燃?xì)庠?，可減少尾氣中CO含量，提高熱效率。負(fù)載0.2%pt的氧化鋁催化劑，在500℃下，可將大多數(shù)有機(jī)化合物燃燒，脫臭凈化到化學(xué)位移σ=1以下。催化燃燒為無(wú)焰燃燒，因此適用于安全性要求高的場(chǎng)合，如以H2和O2為原料的燃料電池、用汽油或酒精為原料的懷爐(催化劑為浸Pt石棉)等。如消除化工廠NOx的煙霧，可加燃料到煙霧中，通過(guò)負(fù)載型鉑和鈀催化劑，催化燃燒使NOx轉(zhuǎn)化為N2氣。采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，使用有害氣體中的可燃物質(zhì)在較低的溫度下分解、氧化的燃燒方法。

測(cè)量易燃易爆氣體時(shí)需要注意的問(wèn)題：

（1）測(cè)量易燃易爆氣體時(shí)氧氣濃度是一個(gè)必須注意的問(wèn)題。催化式傳感器要求至少8-10%的氧氣才能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。而在100%可燃?xì)鉂舛认?，這種儀器的讀數(shù)將是0%LEL！因此在測(cè)量規(guī)程中，要求在測(cè)量易燃易爆氣體的%LEL之前必須首先測(cè)量氧氣濃度。這也是為什么要求在密閉空間測(cè)量中必須同時(shí)測(cè)量氧氣和LEL的原因。如果在完全無(wú)氧的情況下測(cè)量LEL值很容易得到錯(cuò)誤的結(jié)果。

（2）催化燃燒傳感器可以對(duì)大部分的可燃?xì)怏w產(chǎn)生響應(yīng)。特定氣體在測(cè)量橋上燃燒產(chǎn)生的熱量就反映了它的燃燒熱，而后者會(huì)隨各類物質(zhì)性質(zhì)改變。所以，不同物質(zhì)即使在相同濃度下也會(huì)產(chǎn)生不同的儀器讀數(shù)。儀器測(cè)量的是電阻的變化而不是濃度的變化！不同的氣體在測(cè)量橋上的行為會(huì)有很大的不同。

（3）通常，較大的分子會(huì)產(chǎn)生更多的燃燒熱。另一方面，較小的分子更容易進(jìn)入測(cè)量頭的燒結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反應(yīng)。催化燃燒式傳感器，尤其是測(cè)量%LEL的傳感器不適合于檢測(cè)“較重的”或者長(zhǎng)鏈的烷烴，特別是高閃點(diǎn)的物質(zhì)。此時(shí)使用光離子化檢測(cè)器可能是一個(gè)好的辦法。

長(zhǎng)分子鏈的有機(jī)物以及不飽和烴，積碳的存在對(duì)催化來(lái)講，碳的存在不僅影響反應(yīng)過(guò)程，更會(huì)對(duì)熱傳遞產(chǎn)生劇烈影響，結(jié)果是反應(yīng)產(chǎn)生的熱量向傳感器內(nèi)部傳遞效率變低了，熱量大都散失掉了，最終是同樣的氣體濃度，釋放同樣的熱，由于炭的存在，導(dǎo)致傳感器:溫度只有很小的變化，即靈敏度變得很低。

文章來(lái)源：http://www.es-sens.com/Tech.asp?id=19? 侵權(quán)聯(lián)系刪除