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一氧化碳传感器在智慧家居中的工作原理及其应

发布日期:2020-09-23 02:09

  即将进入六月,天气逐渐炎热,空调也逐渐进入工作期。虽然在家享受空调WIFI西瓜很快乐,但是一定也要注意不要把一氧化碳这个“隐形杀手”一起宅在家里。

  众所周知,一氧化碳气体无色、无味、不易被人们发现。但是人若是处在一氧化碳中是非常危险的,甚至威胁到生命安全。常温下,一氧化碳与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高温能引起燃烧、爆炸,属于易燃、易爆气体。

  人体吸入过量一氧化碳后血红蛋白会丧失携氧的能力并导致窒息,严重时更会导致死亡。

  当火灾发生时,尤其是火灾发生初期,由于不完全燃烧,在火灾现场的建筑物内会有大量的一氧化碳产生,直接威胁着建筑物内人员以及将要进入火灾现场救助的消防人员的生命安全。

  一氧化碳传感器采用电化学技术进行一氧化碳浓度测量,反应迅速灵敏,该传感器广泛用于空气质量检测、智能家居等需要进行一氧化碳检测的场合。

  按照传感器的反应原理,一氧化碳传感器主要分为以下几类,同时拥有以下优缺点:

  工作原理:半导体传感器对气体的敏感度取决于敏感元件被加热的温度。对一氧化碳的检测而言,敏感元件被加热的最佳温度为100C以下。这个温度远低于对其他气体(如丁烷、甲烷、氢气、乙醇蒸汽等)的检测温度。可是,在如此低的温度下,一氧化碳的响应速度下降,而且其敏感特性很容易受大气中的水蒸气的影响。

  为了解决这个问题,敏感元件采用从高温到低温交替加热, 在高温期间,水蒸气和其他混杂的气体被从敏感元件表面清除, 在低温期间,敏感单元可以很好的检测一氧化碳,且具有优良的灵敏度和再现性。

  缺点:功耗高,不适合电池供电使用,易受温度、湿度、气流等影响,抗交叉干扰能力差,误报率高。

  缺点:可燃性气体范围内,无选择性。暗火工作,有引燃爆炸危险。大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。

  当电解槽的正负电极上施加一个固定电压后,在作用极和对极上分别发生反应,以一氧化碳传感器为例,其化学反应式为:

  总反应是一氧化碳被氧化成二氧化碳,电子流动形成外部电流,电荷平衡则是电解液中的载流子流动来完成。

  电化学式气体传感器的最大特点是:电流与一氧化碳浓度完全成正比,输出信号与气体浓度呈良好的线性关系,所以信号处理和显示非常方便。另一个特点是,因为是常温反应,不需要加热器,所以,电极间电压可以使用干电池,不需要市电,而且便于携带式一氧化碳报警器。

  当然,从检测原理就可以明显看出,电化学式传感器的气体选择性非常高,可以大大降低干扰气体的影响。

  优点:体积小,零功耗,灵敏度高,稳定性好,线性好,重复性较好,影响速度快,分辨率一般可以达到1ppm,寿命较长。

  缺点:各品牌之间的价格、性能、工艺、抗干扰性能、受温湿度变化等差异较大。

  工作原理:由2种不同原子构成的分子都有所谓偶极矩(偶极长和偶极上一端电荷电量 的乘积),球探体育,当气体上照射了红外光后,就会吸收由该气体分子结构决定了的特定波长的光。

  从吸收光谱的吸收波长可以判定气体的种类,从吸收的强度可以测定该气体的浓度。这种传感器灵敏度、选择性、特别是精度非常高,常用于仪表,但其结构复杂、成本较高,很少用在报警器上。

  优点:宽量程,精度高,选择性好,可靠性高,无吸附效应,不会中毒,不依赖氧气,受环境干扰因素较小,寿命长。

  缺点:价格高,维护难度偏大,体积较大不适合便携式仪器使用,低浓度检测精度有待提高,不适合长时间供电使用。

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