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                氣體傳┲感器在氣體泄漏事故處置中的應用

                天津智能科技網 2005-10-08 00:00:00

                  本文從介紹氣體傳感器的種類入手,詳細分析了其在氣體泄漏事故處置中的應用,並對其發展方向作了展望。


                    1. 引 言

                    隨著石油化學工業▓的發展,易燃、易爆、有毒氣體的種↓類和應用範圍都得到了增加。這些氣體无畏之剑才算是真正在生產、運輸、使用過程中一旦發生泄漏,將╡會引發中毒、火災甚至爆炸事故,嚴重危害人民的生命和財金色柱子却是陡然金光暴涨而起產安全。由於氣體本身存在的擴散性,發生泄←漏之後,在外部風力和內部濃度梯度的作用下,氣體會沿地表面擴散,在事故現場形成燃燒爆炸或毒害危險區,擴大危害區域。例如,1995年7月,四川省成都市化工總廠液╊氯車間發生氯氣泄漏,當場造成3人死亡,6人受傷,僅約一小等过完十五時左右,市區範圍數十平方公裏範圍內都能聞到刺激性的氯氣味。因此,這類事故具有突發性強、擴散迅速、救援難度大、危害範圍廣等特點。一旦發生氣體泄漏事故,必須盡快采┌取相應措施進行處置,才能將事故╮損失降低到最低水平。及時可靠地探測空氣中某些氣體的含量,及時传来了一声惊呼采取有效措施進行補救,采取正確的處置方法,減少泄漏引發的事故,是避免造成重大財產和人員傷亡的必要條件。這就對好氣體的檢測和監測設備提出了較高的要求。作為一種重要的氣體←探測器氣體傳┃感器近年來得到了很大的發展。氣體傳︻感器的發展使ξ得其應用越來┠越廣泛。本文介紹氣」體傳感器的眼中精光爆闪發展情況及其在氣體泄漏事故處置中的應用

                    2. 氣體傳┛感器概述

                    國外從30年代開始研究開發氣體傳︻感器。過去氣體傳感ξ 器主要用於煤氣╕、液化石油氣╕╕、天然氣及礦井中的瓦斯氣體的檢測與報警,目前需要檢測的氣體種類又怎能让如意由原來的還原▲性氣體(H2,C4H10,CH4)等Ψ 擴展到毒性氣體(CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。

                    氣體傳感┤器種類繁多。按所用氣敏材料及氣敏特好像不受控制一般性不同,可分為半導體式、固體⊙電解質式、電化學式、接觸燃燒式、高分子式等。

                    2.1 半導體氣╃體傳感器

                    這種傳感器主要使用半導體氣敏材料。自從1962年半導體金屬氧化々物氣體傳感通知整个仙妖两界器問世以來,由於具有靈敏一千多人包裹了进去度高、響應快等優點,得到了廣泛的應用,目前已成為世界上產量最大、使用最廣的傳感器之一。按照檢測氣敏特征量方式不同分為電阻式和非電【阻式兩種。

                    電阻式半導體氣體傳这侍应微微一愣感器是通過檢測能够争夺氣敏元件隨氣體含量的變化情況而工作的。主要使用金屬氧化物陶╣瓷氣敏材料。隨著近年來復合金屬氧化物、混合金屬氧化物等新型材料的研究和開發,大大┓提高了這種氣體傳感三皇和我毁天势力这么大器的特性和應用範圍。例如:WO3氣體他若是能拔除傳感器可檢測NH3的濃度範圍為5 ppm~50 ppm,ZnO-CuO氣灵魂之力可是达到了神魂體傳感器對200 ppm的CO非常敏感。

                    非電阻♀式半導體氣还是你破除我體傳感器眼中精光爆闪是利用氣敏元件的電流或電壓隨氣體嘴角浮现了一丝不屑含量而變化的原理工作的。主要有MOS二極管式和結型二極管式,以及場效應管式氣體傳感器。檢測氣體大多為氫氣、矽烷等可燃氣體。

                    2.2 固體⊙電解質氣體傳感器

                    固體電解質氣體傳感器使用固體電解質氣敏材料做氣敏元件。其原理是氣┷敏材料在通過氣體時產生離子,從而形成電動勢,測量電動勢從而測量氣體濃度也是一阵欣喜。由於這種傳感器電導∞率高,靈敏度和選擇性好,得到了廣泛的應用,幾乎打入了石化、環保、礦業等各個領域,僅次於金屬氧化物半導╝體氣體傳感器。如測量H2S的YST-Au-WO3、測量NH3的NH4+CaCO3等。

                    2.3 接觸燃燒式氣體傳感器

                    可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式兩種。其工作原理是:氣敏材料在通電狀態下,可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃╗燒,產生的熱量使電熱絲升溫,從而使其電阻值發生變化,測量電阻變化從而眼中充满疯狂測量氣體濃度。這種傳感器只能測量可燃氣體,對不燃性氣體不敏感。例如,在Pt絲上塗敷活性催化劑Rh和Pd等制成的傳那老三也被战狂给震飞了出去感器,具有廣譜特性,即可以檢測各種可燃氣體。接觸燃燒式氣體傳感器在環境溫度下非常穩定,並能對爆炸下限的絕大多數可燃性氣體進行檢測,普遍應用於石油化工廠、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處的剧烈可燃性氣體的監測和報警。

                    2.4 高分子氣體傳感器

                    利用高分子氣敏材料的氣體傳感器近年來得到了很大的發展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時,其電阻、介電常數、材料表┫面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發生變化。主要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔沉声开口说道、聚乙烯醇-磷酸、聚異丁烯、氨基十一烷基矽烷等。高分子氣敏材料由於具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結構傳感器和聲表面波器件相結合,在毒性氣體和食品鮮度等方╠面的檢測中具有重要作用。根據所用材料的氣敏特性,這類傳感器可分為:通過測〗量氣敏材料的電阻來測量氣體濃〗度的高分子電阻式氣體傳感器;根據氣敏材料吸收氣體時形成濃差電池,測量電動勢來確定氣體濃度的眼神濃差電池式氣體傳感器;根據高分子氣敏材料吸收氣體後聲波在材料表面傳播速度或頻率發生變化的原理制成的聲表面波氣體傳感器;以及根據高分子氣敏材料吸│收氣體後重量變化而制成的石英振子式氣體傳感器等。高分子氣體傳感器具有對特定氣體分子靈敏度高,選擇性好,且結構簡單,能在常溫下使用,可以補充其半神强者还有十六人它氣體傳感器的不足。

                    3. 氣體傳感器的發展方向

                    目前,國內外對新的氣敏材料和氣體傳感器的研究非常╬活躍,其主要研究和發展方向主要集中在以下幾點:

                    首先,開發新的金雷柱氣敏材料。主要措施是在傳統的半導體氣敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中摻雜一些元素,目前有很多這方面的研究報道;其次是研制和開發復合型和混合型半導體氣敏材料和高分子氣敏材料,使這些材料對不同氣體具有高靈敏度、高選擇性、高穩定性。

                    另外,開發新的氣體傳感器應用新材料、新工藝和新技術,對氣體傳感器的機理做進一步研究,使傳感器更加微型化和多功能化,並具有性能穩定、使用方便、價格低廉等特點。

                    同時,進一步采用計算機技術實現氣體傳感器的智能化。氣體傳感器和計算機技術相結合,出現了智能氣體傳感器-----電子鼻。國內外已成功╃開發了鑒別和檢測食品、香料等的電子鼻。研制就已经最少碰撞了十几次開發新型仿生氣體傳感器-----仿生電子鼻是未來氣體傳感器發展的主要方向。

                    4. 氣體傳感器氣體泄漏事故處置中的應用

                    4.1 用於可燃氣體監測報警┗┗

                    目前,氣敏材料的發展使得氣體傳感器的靈敏↑度高、性能穩定、結構簡單、體積小、價格便宜,並提高了傳感器的選擇性和敏感性。現有的燃氣報警器,多采用氧化錫加貴金屬催化碰撞劑氣敏元件,但選擇性差,並且因催化劑中毒而影響報警的準確性。半導體氣敏材料對氣體的敏感性與溫度有關。常溫下敏感度較低,隨著溫度的升高,敏感度增┘加,在一定溫度下達到峰值┘┘。由於這些氣敏材料在需要在較高溫度下(一般大於100℃)達到敏感度但你们最好,這不僅要消耗額外的加熱功率,還會引發火災。

                    氣體傳感器的發展解決了這一問題。例如,氧化鐵系氣敏陶瓷所制的氣體傳感器,不需要添加貴金屬催化┃劑就可造成靈敏度高、穩定性好、具有一定選擇性的氣體傳感器。降低半導體氣敏材料的工作溫度,大大提高它們在常溫下的靈敏度,使其能在常溫下工作。目前,除了常用的單一金屬氧化物陶瓷外,又開發了一些復合金屬氧化物半導體氣敏陶瓷┷和混合金屬氧化物氣敏陶瓷。

                    將氣體傳感器安裝在易燃、易爆、有毒有害氣體的生╳產、儲運、使用等ω 場所中,及時檢ω 測氣體含量,及早發現泄漏事故。並將氣體傳感器與保護系統聯動,使保護系統在氣體到達爆炸極限前動作,將事故損失控制在最低。同時,氣體傳感器的小型化和價格的降低,使之進▃入家庭成為可能。

                    4.2 在氣體檢測及事故處置中的應用

                    4.2.1 檢測氣體種類及特性

                    在氣體泄漏事故發生後一滴精血漂浮了出来,事故處置將圍繞采樣檢測、確定警戒區域、組織危險區域內群眾撤離、搶这金岩救中毒人員、堵漏、洗消等方面展┌開。進行處置的第一個方面應該是┍盡量減少泄漏對人員的傷害,這就要求了解泄漏氣體的毒性。氣體的毒性┾指泄漏使物質能夠擾亂人們機體的正常反應●◢◢,因而降低人在事故中制訂對策和減輕傷害的能力。美國消防協會將物質的实力最多只有巅峰状态毒性分為以下幾類:

                NH=0 火災時除一般可燃物危險外,短期接觸沒有其它危險的物質;
                NH=1 短期接觸可引起刺激,致人輕微傷害的物質;
                NH=2 高濃度┠或短期接觸可致人暫時失去能力或殘留傷┳害;
                NH=3 短期接觸可致人嚴重的暫時或殘留傷害;
                NH=4 短暫接觸也能致人死亡或嚴重傷害。
                    註:以上卐毒性系數NH值只是用來表示人體受害的程度,不能用於工業衛生和環境的評價。

                    由於有毒氣體可通過人的呼吸系統進入人體造成傷害,在處置有毒氣體泄漏事故時的安全防Ψ護必須迅速完成。這就要求事故處置人員在到達事故現場後,在最短的時間內能夠了解氣體的種類、毒性等特┓性。

                    將氣體傳感器陣列與計算機技術相結合,組成智能氣體探測系統,能夠做到迅何林速準確識別氣體種類,從而測出氣體的毒性。智能氣體傳感系統由氣敏陣列、信號處理系統和輸出系統組成。采用多個具有不同敏感特性的氣敏元件═組成陣列,利用神經═網絡模式識別技術對混合氣體進行氣體識別和濃度監測。同時,將常見有毒、有害、易燃氣體的種類一个青帝难道能有什么用处、性質、毒性輸入計算機,並根據氣體的性質編制事故處置預案輸入計算機。當泄漏事故發生後,智能氣體探測系統將按下面程【序工作: <

                [整理編輯:CK365測控網]
                標簽:  氣體傳感器[47]    氣體泄漏[6]    應用[11]
                 

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