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氣體檢測傳感器的主要參數

發布日期:2020/12/02 訪問量: 8253

氣體檢測電化學傳感器的主要參數包括:量程范圍(RANGE)、靈敏度(SENSITIVITY) 、響應時間(Response Time)、恢復時間(Recovery Time)和歸零時間、分辨率(Resolution)、重復性(Repeatability)、基線偏移(Baseline Offset)、基線漂移(Baseline Shift)、負載電阻 (Load Resistor)、偏置電壓 (Bias Voltage)、壓力范圍(Pressure Range)、濕度范圍(Humidity Range)、長期漂移(Long Term Output Drift)、保存溫度(Storage Temperature)、開路電壓(Open Circuit Voltage)、最大短路電流(Short Circuit Current)、交叉干擾(Cross Sensitivity)、干擾氣體過濾器(Filter)。

1. 量程范圍(RANGE)

定義:能夠保證傳感器規格書所列各項參數的最高氣體濃度。

量程范圍有多寬?

不同的氣體傳感器都有各自的量程范圍,低至1ppm,高至100%vol。1ppm量程的傳感器是測量特毒的毒氣,100%vol量程的是測量高濃氧氣。醫療氧傳感器的量程比較特殊,例如:200,000%mbar,這個單位的意思是在大約2個標準大氣壓下,傳感器最高能測到100%vol,計算式為2,000mbar*100%vol=200,000%mbar。(1標準大氣壓=1013mbar)

2. 靈敏度(SENSITIVITY)

定義:被測氣體改變一個單位濃度,傳感器輸出電流或電壓的改變量。靈敏度單位如:nA/ppm或uA/ppm等等。

3. 響應時間(Response Time)

定義:傳感器信號從零點上升到通氣平衡點一定百分比,所需的時間成為響應時間,通常用T90來描述。從零點上升到平衡信號值的50%所需要的時間稱為T50,從零點上升到90%所需的時間稱為T90,從零點上升到97%所需的時間成為T97。

4. 恢復時間(Recovery Time)和歸零時間

恢復時間定義:恢復時間是表述傳感器從標準氣體回復到零點氣體時,信號回復快慢的一個參數。常用的是RT90,它的意思是,從傳感器通氣平衡狀態恢復到10%信號所花的時間。例如,CO標準氣是500ppm,當傳感器信號從500ppm回到50ppm(500ppm*10%=50ppm)的這段時間,就是RT90了。

歸零時間定義:歸零時間是表述從傳感器通氣平衡狀態恢復到3個分辨率的讀數所需要的時間。例如,CO傳感器的分辨率是1ppm,標準氣是500ppm,當傳感器信號從500ppm回到3ppm的這段時間,就是歸零時間了。

5. 分辨率(Resolution)

定義:分辨率是描述傳感器能夠分辨的最小的氣體濃度改變量的參數。分辨率和靈敏度和噪聲相關,類似電子技術里面的一個參數——信噪比。計算公式是:分辨率=3 X 60秒信號標準差/靈敏度

6. 重復性(Repeatability)

定義:在同一天之內,每小時通氣一次同樣濃度的標準氣,獲得6次通氣平衡的讀數,然后計算6次讀數的標準差。該標準差越接近于零,說明傳感器的重新性越好。

7. 基線偏移(Baseline Offset)

定義:基線偏移又叫零點偏移,它是一個統計量,同種傳感器,統計至少50只個體,按照3倍標準差計算出來的基線差異。例如,±2 ppm CO equivalent,其意義是:在室溫環境中,所有出廠的CO傳感器在純凈的空氣中的輸出信號,折合成CO讀數,都在[-2ppm, +2ppm]范圍之內。這個參數有些類似于運算放大器的失調電壓Voff,懂電子學的朋友們也許會知道得多一些。

8. 基線漂移(Baseline Shift)

定義:又叫零點漂移,也是一個統計量,指的是傳感器在不同的溫度下工作的時候,零點隨溫度變化的值。

9. 負載電阻 (Load Resistor)

定義:EC傳感器和感應電極相連接的電阻,一般稱為RL或Rload。

10. 偏置電壓 (Bias Voltage)

定義:偏置電壓是感應電極電壓值和參考電極電壓值的差,即Vbias=VS-VR。

11. 壓力范圍(Pressure Range)

定義:EC傳感器能夠正常工作的大氣壓范圍,通常用mBar來表示。

注:一個標準大氣壓是101.3kPa,合1013mBar。

12. 濕度范圍(Humidity Range)

定義:傳感器能夠正常工作的濕度范圍。

13. 長期漂移(Long Term Output Drift)

定義:傳感器的靈敏度隨著時間的變化的量,一般以%來表示。

14. 保存溫度(Storage Temperature)

定義:傳感器在沒有使用的時候,對傳感器壽命最有利的溫度。EC傳感器最合適的保存溫度是0℃ ~ 20℃。

15. 開路電壓(Open Circuit Voltage)

定義:當傳感器開路時,感應電極和對電極之間能達到的最高電壓差。

16. 最大短路電流(Short Circuit Current)

定義:當傳感器短路時,感應電極和對電極之間能達到的最高電流值。

17. 交叉干擾(Cross Sensitivity)

定義:檢測某特定氣體的EC傳感器對其它氣體也有響應,并不能做到對單一氣體響應。簡寫“X$”。

18. 干擾氣體過濾器(Filter)

定義: EC傳感器為過濾掉一些干擾氣體,會在傳感器內部放置物理的或化學的過濾器,從而盡量減少交叉干擾。


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