在石油、化工、天然氣等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，可燃性、有毒氣體的泄漏是普遍存在的，泄漏本身是十分危險(xiǎn)的，它可能導(dǎo)致錯(cuò)誤操作、損壞設(shè)備、污染環(huán)境，甚至造成重大火災(zāi)、爆炸、中毒事故，所以應(yīng)在生產(chǎn)裝置附近安裝可燃、有毒氣體檢測(cè)報(bào)警器，及時(shí)檢測(cè)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)?？扇加卸練怏w檢測(cè)器的核心部件為傳感器，目前市場(chǎng)上檢測(cè)可燃有毒氣體檢測(cè)器根據(jù)被測(cè)氣體的不同，所采用的傳感器的主要工作原理有：催化燃燒、電化學(xué)、PID（光離子）等。

電化學(xué)傳感器工作原理

利用待測(cè)氣體在電解池中工作電極上的電化學(xué)氧化過(guò)程，通過(guò)電子線路將電解池的工作電極和參比電極恒定在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娢?，在該電位下可以發(fā)生待測(cè)氣體的電化學(xué)氧化，由于氧在氧化和還原反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的法拉第電流很小，可以忽略不計(jì)，于是待測(cè)氣體電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。這樣，通過(guò)測(cè)定電流的大小就可以確定待測(cè)氣體的濃度。

通常，三電極電化學(xué)式氣體傳感器主要由電極、電解液、電解液的保持材料、除去干涉氣體的過(guò)濾材料、密閉外殼，管腳等零部件組成。

傳感器中的電極包括工作電極、參比電極和對(duì)電極，是由對(duì)被測(cè)氣體具有催化作用的材料制成。電化學(xué)式氣體傳感器的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)主要有三個(gè)電極組成：

W極——用于氧化反應(yīng)的工作電極；

C極——用于還原反應(yīng)的對(duì)電極；

R極——可提供恒電位的參比電極；

電化學(xué)毒性氣體傳感器的代表性構(gòu)造如下圖所示。

進(jìn)入傳感器內(nèi)的氣體在工作電極被氧化(大多數(shù)的氣體) 或被還原( 舉例來(lái)說(shuō)硫化氫)。

反應(yīng)按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行。如硫化氫在工作電極上的反應(yīng)：

硫化氫(H2S) : H2S + 4H2O→H2SO4 + 8H+ + 8e

上述反應(yīng)中，參與電化學(xué)反應(yīng)的物種是來(lái)源于環(huán)境的待測(cè)氣體和氧氣，傳感器僅作為電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)容器。當(dāng)傳感器確定時(shí)，反應(yīng)生成的電流大小相應(yīng)地取決于被測(cè)氣體和氧氣的擴(kuò)散速度，氣體的擴(kuò)散速度則與氣體分壓、溫度、風(fēng)速等因素有關(guān)?？捎靡恢灰阎娮瑁ㄍǔＪ?7歐姆）連接工作電極和對(duì)電極，通過(guò)測(cè)量流過(guò)該電阻的電流來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)氣體的濃度。通常此類傳感器的預(yù)期使用壽命為1-2 年，巴尚公司（BSI）能做到3~5年。

電化學(xué)式傳感器使用的局限性

由于電化學(xué)式傳感器內(nèi)置電解液，在應(yīng)用時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

1. 禁止安裝在強(qiáng)烈振動(dòng)源上（會(huì)影響測(cè)量精度）；

2.禁止安裝在超過(guò)工作溫度（－20度到＋50度）的環(huán)境中（會(huì)損壞傳感器）；

3.傳感器使用壽命為2～3年（正常使用條件下） ，需更換（電解液會(huì)消耗殆盡）。

催化燃燒傳感器工作原理

通過(guò)一個(gè)惠司通電橋與兩只固定電阻構(gòu)成檢測(cè)橋路，傳感器就是一個(gè)由兩個(gè)燃燒元件的簡(jiǎn)單的小電爐，當(dāng)空氣中含有可燃性氣體擴(kuò)散到檢測(cè)原件上，在檢測(cè)原件表面催化劑作用下迅速進(jìn)行無(wú)焰燃燒，產(chǎn)生反應(yīng)熱使檢測(cè)的鉑絲電阻值增大，檢測(cè)橋路輸出一個(gè)差壓信號(hào)。這個(gè)信號(hào)的大小與可燃性氣體的濃度成正比例關(guān)系。

催化燃燒傳感器使用的局限性

存在傳感器中毒和失效的危險(xiǎn)，工作電流大

1. 在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在 H2S 等氣體的時(shí)候，必須使用抗H2S中毒的傳感器，否則可使普通傳感器堵塞擴(kuò)散細(xì)縫，導(dǎo)致傳感器中毒；

2. 在存在硅化合物蒸汽的環(huán)境當(dāng)中，不能使用催化燃燒式傳感器（它可分解氧化鈀，導(dǎo)致傳感器失效）；

3. 催化燃燒式傳感器使用壽命一般2年左右（正常使用條件下）