气体检测基础知识

多年来，气体检测的发展变化很大。便携式监测设备的创新理念为工人提供了持续准确的气体监测。气体检测设备可细分为使用传感器和气路技术的气体监测、通知人员或设备采取任何必要行动的用户界面，以及使所有设备保持正常工作的辅助电源管理系统。现在，我们可以在这套系统中加入第四个考虑因素--通信和记录技术。

传感器类型

光离子化检测 (PID)

PID 技术通常被认为是监测有毒挥发性有机化合物暴露水平的技术。传感器包括一盏灯，作为高能紫外线（UV）光源。紫外线的能量会激发带中性电荷的 VOC（挥发性有机化合物）分子，使其失去一个电子而带电。传感器内的两个带电板之间就会产生电流，气体浓度与电流成正比。

电化学

电化学传感器测量的气体从电池表面的小孔进入，通过聚四氟乙烯湿气和油过滤器，再通过电化学溶液进入电极。传感器的量程和灵敏度可通过使用不同尺寸的孔来改变，孔越大灵敏度和分辨率越高，孔越小灵敏度和分辨率越低，但量程越大。测量的气体类型可通过选择电极材料、选择电解质来确定，有时还可使用过滤器来阻挡不需要的气体类型。

催化珠（椭偏器）

珀尔晶体管传感器由两个匹配的导线线圈组成，每个线圈都包裹着陶瓷珠。电流通过电阻线圈，将其加热到大约 230˚C。其中一个瓷珠含有催化剂材料，因此当空气和可燃气体的混合物进入传感器时，会与瓷珠接触，并在含有催化剂的瓷珠附近燃烧。这就导致该活性珠与另一个“参考”珠之间产生温差。 温差会导致电阻值的变化，而电阻值是可以测量的；存在的气体量与电阻值的变化成正比，因此可以准确地确定气体浓度占其爆炸下限（% LEL）的百分比。传感器广泛应用于工业领域，包括石油钻井平台、炼油厂以及矿井和隧道等地下建筑环境。

红外线传感器

传感器内的红外线发射器分别产生红外线光束。每束光都会穿过大气样本，并由光电接收器进行测量。频率约为3.3μm的 “测量 ”光束会被碳氢化合物气体分子吸收，因此如果存在适当浓度的 C-H 键气体，光束强度就会降低。参考 "光束（通常在 3.0μm 左右）不会被气体吸收，因此会以全强度到达接收器。根据光接收器测量到的光束比率，可确定气体的浓度百分比。

分子特性光谱仪 (MPS)

MPS 传感器是新一代可燃气体检测仪的代表。MPS 可快速检测多种气体类型，并可同时识别超过 15 种特征可燃气体。直到最近，任何需要监测可燃气体的人都必须选择一种传统的可燃气体检测仪，其中包含一个针对特定气体进行校准的珀尔电阻传感器，或者包含一个红外（IR）传感器，该传感器的输出也会根据被测可燃气体的不同而变化，因此需要针对每种气体进行校准。虽然这些都是有益的解决方案，但它们都有各自的使用环境和避免环境。例如，椭偏管和红外传感器都需要定期校准，催化椭偏管传感器还需要经常进行碰撞测试，以确保它们没有受到含有永久性毒物（称为“传感器中毒”剂）的污染物或恶劣条件的损坏。在某些环境中，传感器必须经常更换，这在成本、停机时间和产品可用性方面都很昂贵。红外技术无法检测到氢气，因为氢气没有红外特征，而且红外和蕊管检测器有时会偶然检测到其他气体（即未经校准的气体），导致读数不准确，从而引发错误报警或引起操作人员的担忧。MPS 传感器是一种解决方案，它能检测氢气和其他可燃气体，识别它们，并对每种气体或组成气体进行正确的校准。

有些仪器使用泵向传感器提供空气或气体样本。

检测类型

固定式

固定式气体检测仪是安装在一个位置的永久性装置。它们可以设置成单探测器配置、小型和大型多探测器配置以及可寻址的“菊花链”回路。固定式气体检测仪通常安装在对工厂、建筑物或设施有风险的任何地方，可以检测到缓慢积累或重大泄漏，从而对特定来源的气体泄漏发出早期或自动警告。它们通常被设置为触发其他安全措施，因此一旦检测到问题，就能自动打开通风口、启动风扇、关闭阀门甚至关闭流程。它们的设置通常是为了向控制室或安保人员发出警告，告知存在潜在危险的气体泄漏，以便人们采取执行措施。它们还可以触发警报，开始疏散。另一方面，固定式气体检测仪通常不是为了防止工人接触气体而设计的，尽管有些系统在设计中确实包含了区域覆盖的部分。便携式气体检测仪是保护可能接触有毒或可燃气体积聚或释放的人员的理想方法。

每个固定式气体检测仪都须与控制面板通信。控制面板是固定式气体检测系统的枢纽，它将气体数量与预设水平进行比较，并提供各种输入和输出功能选项。气体控制面板通常位于安全区域，但如果安装适当，也可安装在危险区域。控制面板与气体检测传感器头或变送器进行通信，并可联网到一个中心点，以便远程监控多个控制面板/系统。与固定式气体检测仪进行通信有多种方法。常见的是模拟通信，但对数字和无线通信的需求也在不断增长。探测器还具有多种功能，可提高效率，减少人员在潜在危险场所的逗留时间，从而降低人员风险。

便携式

便携式气体检测仪是一种个人防护设备，可持续监测用户的呼吸区域。由于其体积一般较小，这些手持式设备轻巧坚固，可随身携带，其构造符合人体工程学，佩戴起来不显眼。它们有时也用于在人员进入密闭空间（如已知气体风险类型的储罐）之前对其进行检查。便携式气体检测仪用于近距离监测，通常不适合对较大空间进行长期持续监测。便携式气体检测仪是保护工人个人安全的最安全的方法。

便携式气体检测仪可存储整个轮班期间的气体暴露信息，以及警报或险情等事件。这些数据可以传输到基于云的门户网站，从而带来许多好处，如提高运营效率和安全合规性，以及提供一个强大而灵活的机制来提供有价值的可操作见解。数据解决方案为各种规模的便携式车队提供了切实的好处，无论气体检测仪是在现场使用，还是在场外使用，或者两者兼而有之。便携式气体检测仪的成本通常低于固定式系统，而且大多数都由电池供电。另一方面，每个用户都须接受过操作便携式探测器的适当培训。此外，便携式探测器通常不会直接连接到其他安全系统。因此，如果探测器发出警报，用户须自行采取行动，以减轻对自己或他人造成的风险。