電化學氣體傳感器的常見問題

電化學氣體傳感器是將電化學檢測技術與電路設計相結合而設計制造出的通用型氣體傳感器，傳感器利用電化學檢測原理各種氣體。但很多人對電化學氣體傳感器還是不過了解，下面就給大家分享一下電化學氣體傳感器的常見問題，從常規使用年限、影響傳感器壽命的因素、含過濾功能的氣體傳感器、對氣體傳感器更換工作進行計劃、如何發現傳感器故障、傳感器標定的含義等幾個方面介紹。

1、常規使用年限

普通的電化學氣體傳感器的使用年限通常為2~3年，如一氧化碳或硫化氫傳感器等。而一些特殊氣體，如氟化氫氣體的傳感器的使用年限僅僅只有12~18個月。盛密的無鉛氧氣傳感器的標準使用年限為5年。具體使用視環境會有相應的延長和縮短。 在理想情況下，即溫度和濕度分別保持在20℃和60%RH左右，同時沒有污染物的侵入時，已知有的電化學傳感器工作超過10年！周期性地暴露在目標氣體環境中并不會限制傳感器的使用年限，優質的傳感器通常都裝備充足的催化劑和結實耐用的導體，這些材料并不會因為化學反應而輕易消耗殆盡。傳感器也有所謂的庫存期或者存貯周期，這些時間可能會讓用戶，服務公司和制造商都感到困惑和沮喪。電化學傳感器在生產后通常都有六個月的存貯周期（假定存貯條件為理想的20℃）。在超出這一周期后，傳感器輸出的信號就有可能變得不穩。這個周期中的一小部分時間不可避免地要用于生產和運輸環節。所以，對傳感器備件的采購進行詳細計劃就變得至關重要，其目標是盡量縮短備件在倉庫中的存貯時間。

2、影響傳感器壽命的因素

極端溫度可以影響氣體傳感器的壽命。通常，制造商所宣稱的設備操作溫度范圍通常在-30℃到+50℃之間變化。然而，高質量的傳感器能夠在短時間內承受突破此范圍的溫度。比如，傳感器（如H2S或CO）在短時間（1~2小時）暴露于60℃到65℃是沒有問題的。但是，如果極端情況重復發生則會造成電解質揮發，也有可能造成零基線讀數移動和反應遲緩等情況。 溫度過低時，傳感器的靈敏度會降低。也許傳感器可以在-40℃的低溫工作，但是對氣體的靈敏度會大幅度下降（靈敏度甚至可能降低高達80%），而且反應時間也會延長許多，另外，當溫度降到-35℃以下時，電解質還有結冰的危險。當氣體濃度過高時，也有可能造成傳感器性能下降。通常，電化傳感器在測試時，極限氣體濃度是其設計濃度的十倍。使用高質量催化劑的傳感器應該可以承受這樣的情況，并不會對其化學特性或長期性能造成損壞。而使用低質量催化劑的傳感器則有可能造成損壞。潮濕是對傳感器影響最大的因素。電化傳感器的理想工作環境應當是20℃，60%RH（相對濕度）。當環境濕度超過95%RH時，電解質會因為吸收水分而稀釋。在極端情況下，電解質體積會增加2~3倍，很有可能造成電解質從傳感器設備體通過接口滲漏。而當濕度低于20%RH時，電解質則有可能脫水。隨著電解質脫水，設備反應時間也會顯著延長。 通過對傳感器進行稱重，可以迅速簡便地判斷出電解質的稀釋和脫水情況。與出廠重量相比，當傳感器重量有±250mg以上的變化時，則說明傳感器的性能很有可能受到了影響。通過將傳感器置于相反的極端濕度環境中，電解質原來的稀釋或脫水情況都是可逆的。在5~25天的時間里，傳感器的重量和電解質濃度都可以恢復到初始狀態，性能也一并得到恢復。 要提醒大家注意的是，傳感器的靈敏度可能會隨著周圍環境的情況而變化。一個原本反應不靈敏、反應時間長的傳感器可能會隨著環境濕度的變化而有所改善。這種情況在四季氣候變化鮮明的國家則更為突出。氫硫化物傳感器的性能尤其與周邊環境聯系更為緊密。一臺固定式探測器中的傳感器的靈敏度和反應時間很有可能在按照當地的溫度濕度調試穩定后的兩三周內發生改變。當傳感器在安裝前存放在非常干燥的環境中時（比如帶空調的辦公室），這種情況尤為普遍。在特殊情況下，干擾氣體可能會因為被催化劑吸收或者與催化劑發生反應生成副產品抑制催化劑，進而破壞傳感器電極。強烈的震動和機械沖擊也可能會損傷將電極、連接條（鉑金絲）和接口連接在一起的焊點，從而損壞傳感器。

3、含過濾功能的氣體傳感器

在有些傳感器上安裝有化學過濾層，以盡可能消除干擾氣體，尤其是硫化物氣體帶來的影響。這些過濾層的使用年限有限，通常用ppm小時來定義其對干擾氣體的耐受水平。因為氣體濃度有高低之分，所以ppm小時這個度量單位也許會不太精確。在目標氣體暴露時間減半的情況下，一個標稱1000ppm小時的過濾器也不一定能把使用時間延長兩倍。 當過濾層飽和時，傳感器與干擾氣體產生交叉反應的程度隨之加重（比如帶有過濾H2S氣體的過濾層的SO2傳感器）。當過濾層用盡時，用戶當然無法判斷他們所使用的傳感器到底是在與SO2還是H2S發生化學反應。 有機過濾層（碳基）雖然非常高效，但是不可再生，而且在環境濕度超過50%RH時，過濾層會因為氣孔堵塞而飽和。所以，化學過濾層的功效會在高濕度環境下下降。

4、對氣體傳感器更換工作進行計劃

儀器操作人員渴望通過預測傳感器使用年限對傳感器更換工作進行提前計劃，這樣服務工程師在現場維修的時候就可以帶來新的傳感器，避免了設備停機或重復派人的問題。反言之，如果用戶能夠有把握將例行傳感器更換周期延長，那么他們也自然可以降低更換傳感器的成本。實際上，電化學氣體傳感器使用年限的預測，設備的使用年限、壽命會受到本文中所提及的種種因素影響，每種具體應用中的情況各有不同。在實際操作中，用戶要么根據制造商的建議按照固定時間周期對傳感器進行更換，或者根據歷史數據進行更換（比如每兩三年更換一次），抑或是發現傳感器對測試氣體沒有足夠反應的時候進行更換。只有在表現出靈敏度明顯下降（或者反應時間過分延長）時，傳感器才有可能在服務周期之間發生故障并進行更換。

5、如何發現傳感器故障？

在過去的幾十年里，人們在氣體傳感器上應用了若干種的專利和技術，雖然這些技術都宣稱可以發現電化學傳感器發生故障的情況，但是大多數的技術僅僅是推斷傳感器在某種電極刺激下工作狀態。展示傳感器處于工作狀態的唯一可靠方法就是使用測試氣體并測量傳感器的反應——即快速測試或者全面校準。事實上，電化學傳感器并不具備自動防故障功能。在干凈的空氣中，它們輸出零信號電流，在它們報廢前，即便暴露在目標氣體中，仍然輸出零電流。所以，我們無法保證一部氣體探測儀器對所發生的故障進行自動識別。 但是，氣體探測儀器可以對那些有可能影響傳感器性能的事件進行報告：智能氣體探測器和變送器能夠檢測周圍環境并在溫度超出傳感器上下閥值的時候發出報警。變送器也能夠將需要測量氣體的濃度與傳感器最大允許值進行比較，一旦超出就發出警告。在這些例子中，用戶應當采取的正確措施就是使用測試氣體對傳感器進行快速測試來驗證傳感器是否能正確反應。

6、傳感器標定的含義

標定是指用一定濃度的標準氣對報警器的示值進行校準，一般包括零點標定和量程點標定。 零點標定一般指的是在高純氮氣或清潔空氣環境進行的標定。 量程點標定指的是在一定目標氣體濃度下對報警器的標定。

7、電化學氣體傳感器使用前為什么必須老化？

● 對電極上也會有電荷積累，老化可把電荷中和掉?！?不用時也會有一些其它氣體吸附在上面，通過老化可把其反應掉，工作時更穩定?！?老化時，工作電極相對參比電極控制在所需的偏壓范圍內，讓傳感器進入準備工作狀態。

好了以上就是今天給大家分享的有關電化學傳感器的常見問題，希望能幫到大家。

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