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氣體傳感器常用術語講解(下)
2024.01.24

1. 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。

       :如果我有一個傳感器,在測量的時候超出了基線偏移的范圍是不是就不能用了呢?

       :不是的。基線偏移的范圍是針對新傳感器的,在使用了一段時間之后,傳感器內部電極上都會有一定的污染物,造成讀數的偏高或偏低,這也很正常。只要其基線偏移值的數值不要和儀表的報警值相比擬,就可以標定之后繼續使用。

       :什么因素會影響基線偏移的值?

       :有很多因素都會影響它,例如:通入了高濃度的被測氣體,通入了其它的非被測氣體,被測氣體濕度變高,長時間超過傳感器工作溫度使用,前放電路本身的零點就不理想等等。

       :是不是傳感器的基線偏移值合格,傳感器就是合格的呢?

       :不是的。傳感器合格需要所有參數都符合規格書的要求,并不是僅僅通過基線偏移值來推論其它參數也合格。
2.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。

       :在高低溫測試的時候,如何測定基線漂移?

       :先在20℃的時候標定傳感器的零點,然后讓溫箱降溫,測定傳感器低溫時的零點漂移,再升溫,測定高溫時的零點漂移。變溫的時候請注意:

       ? 溫度變化速度不要超過0.5℃/分鐘。達到目標溫度后,保溫2小時再進行測試。

       ? 測量溫度不要超過傳感器的工作范圍。

       ? 電路的零點需要在事先測量過,并需要在測量后扣除。

       :基線隨溫度漂移的趨勢是怎么樣的?

       :傳感器在低溫和室溫的條件下,基線比較一致,是一個比較接近零點的值。在高溫的時候,零點會升高比較多,例如SO2傳感器,因此算法上需要做零點溫度補償,否則儀器的零點會不準,嚴重的會引起誤報警。

       :靈敏度溫度漂移的量和基線漂移的量是成正比的嗎?

       :不成正比。傳感器的靈敏度在低溫時較低,在高溫時較高,這是化學反應的普遍規律。

3. 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。

       :傳感器的靈敏度一般是會上升還是下降?

       :如果殼體完好無損的話,傳感器的靈敏度一般都是下降的。例如含鉛的氧氣傳感器,其靈敏度會隨著時間不斷下降。但長效無鉛的氧氣傳感器靈敏度下降的速度會慢很多,在5年之內信號下降不超過5%。

       :如果發現某傳感器靈敏度大幅上升,會是什么問題?

       :如果發現靈敏度大幅上升的不正常現象,有可能是傳感器殼體損壞了。有氣體漏進傳感器,造成輸出電流增大。這種現象一般發生在氧氣傳感器上。但是,在斷定“靈敏度大幅上升”之前,需要讓傳感器平衡時間超過24小時,不要在上電幾分鐘之內就斷定傳感器靈敏度上升了。對于絕大多數傳感器,在上電的最初幾分鐘,輸出信號都會比正常工作的時候大些。

       :傳感器靈敏度下降多少,就需要更換了?

       :為確保安全,當傳感器靈敏度下降1/3就必須更換傳感器了。

4. 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。

       :偏置電壓是隨便定義的嗎?

       :不是的。不同氣種的傳感器對應的是不同的偏置電壓:

       ? 偏置電壓為零的傳感器有CO、H2S、SO2、H2、Cl2、NO2、PH3、SiH4、AsH3、ClO2、COCl2、F2、HCN、HF、O3、B2H6、SeH2、TBM和THT。

       ? 偏置電壓為+300mV的傳感器有NO、ETO。

       ? 有一種傳感器是-600mV偏壓的,它就是三電極氧氣泵原理的O2傳感器。

       :VS和VR是隨便選擇的嗎?

       :不是的。無論VS還是VR都不要選擇電源的上軌和下軌,而要離上軌和下軌一定的安全距離,例如0.7V的電壓差。只有這樣,才能讓傳感器的線性達到最佳。

       :Vbias的精度應該選擇多少?

       :為了保證儀表信號的一致性,我推薦Vbias的精度在±10mV之內。

5. 壓力范圍(Pressure Range)

       定義: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。

       :當壓力變化的時候,傳感器讀數會如何變化?

       :一般來說,當壓力緩慢變化的時候,傳感器的靈敏度會呈線性變化。

       :當壓力快速變化的時候,傳感器讀數會如何變化呢?

       :一般說來,傳感器從常壓快速變化到高壓的時候,靈敏度會瞬間變高,然后恢復到正常讀數。這樣的現象也同樣出現在將傳感器從高溫轉移到低溫環境的時候,其原理是一樣的。

當傳感器從高壓快速變化到低壓的時候,靈敏度會瞬間變低,然后恢復到正常的讀數。這樣的現象也同樣出現在將傳感器從低溫轉移到高溫環境的時候,其原理是一樣的。

       :為什么氧氣傳感器在壓力變化的時候,讀數變化特別明顯?

       :這是O2傳感器固有的一個現象。但這種現象會20sec之內消失。


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