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那些年,被我们“冤枉”的传感器——影响传感器读数的因素

时间:2015-08-25 14:12来源:炜盛科技 作者:炜盛科技 点击:

“传感器信号怎么这么小?”

“传感器信号怎么变化了?”

………

当传感器实际使用过程中,客户经常会遇到上述类似问题——传感器读数不准了。那么哪些因素会影响到传感器读数呢?这个看似很简单的问题,其实背后隐藏着很多原理性的知识。当遇到气体仪表读数不准的时候,很多用户首先会想到传感器故障,这也难怪,气体传感器并不是没有缺点的传感器。当我们遇到此类问题的时候,只能抽丝剥茧,将诸多因素一一排查,才能找出根本的原因,并解决之。现对影响传感器读数的几个重要因素与大家进行分享:

一、气体浓度

对于电化学传感器来说,其输出电流随被测气体浓度呈线性变化,一旦被测气体浓度发生变化,传感器输出信号也便随之发生变化。例如苯标气,当使用苯传感器进行测试时,经常遇到检测不到苯气体的信号,或者信号很小。这是由于苯气体相比于空气密度较大,因此在钢瓶中易出现苯气体下沉现象,导致传感器检测时无信号输出,抑或输出信号很小。

另外气体被吸附也会导致气体浓度降低,比如CL2、SO2、NH3、NO2、HCL、HF等吸附性很强的气体,可能观察到的现象是,打开阀门几分钟内,传感器测试输出信号比较低。因此气体吸附也是影响传感器读数的一个常见因素,建议使用聚四氟乙烯管气路,以降低气体吸附。并且在测试初始,预先进行通气5min,以便将气路中的空气排出。

二、平衡气

据统计,电化学传感器有20多种,绝大多数毒气是还原性的气体,然而还原性气体被氧化时需要氧气参与,包括CO、H2S、SO2、NH3、PH3等等。在测试此类气体时,如果氧气供应不足,很容易影响传感器信号输出,常见的现象即是灵敏度偏低,抑或输出信号先升高后降低。因此,在使用电化学传感器测试还原性气体时,尽可能采用空气平衡气体。

三、环境温湿度

绝大多数气体传感器对环境温湿度是敏感的,其主要影响有以下几点:

1、对零点的影响 电化学传感器的零点是指其在洁净空气中的信号输出,零点信号的造成大多数是因为空气中干扰气体或者是传感器电极本身具有一些杂质,导致发生化学反应,并释放出信号。众所周知,化学反应受温度的影响是很明显的,温度越高,化学反应越剧烈,因此,也便造成零点越高,反之亦然;

2、对灵敏度的影响 与上述现象相似,短时间内温度越高,化学反应越剧烈,很容易在检测过程中影响传感器输出信号的准确性;

3、对寿命的影响 如果传感器长时间处于高温低湿的环境中,很容易出现电解液挥发干涸的现象,从而导致电子的传输收到制约,内阻增大,反应速度变慢,灵敏度降低,变现为传感器灵敏度衰减,直接影响传感器使用寿命。

电化学传感器温度范围比较窄,一般是-20℃到55℃。能够长期使用的湿度范围是15%RH-90%RH,更有利的湿度是20℃时候的60%RH。为了降低温度带来的影响,温湿度度补偿是更直接有效的解决办法。

四、气体压强

气体传感器是测量气体浓度的,当气体被压缩的时候,气体的相对浓度并不会增加,但是绝对浓度是增加了,也就是说,在单位体积的空间中,所包含的被测气体分子数增加了,因此当其相对浓度不变的情况下,气体压强增加,传感器的读数也会相应增加。

如果消除环境压力带来的影响呢?首先要将测试工装设计好,气体不能垂直吹向传感器顶面,而要平行于传感器顶面吹过。其次,要让气流流过的时候有泄压的缝隙,更好不要密封,这样便能够保证气室内外压力几乎一样,进而消除外界压力对测试结果带来的影响。

五、老化时间

大多数气体传感器在使用前需要对其进行老化,电化学传感器更是如此。合适的老化时间可以使传感器具有稳定的输出。电化学传感器在运输过程中,或者在搁置期间,电极表面很容易吸附一些杂质,使得在刚通电时,传感器读数经常出现零点偏高,抑或输出值跳动等现象。此时如若进行测试气体,其得到的测试结果明显有误差。因此,对其进行合适的老化,可以得到稳定的输出,从而减小其对传感器读数的影响。

因此,当遇到传感器读数出现异常现象时,切勿过早判定传感器故障,排查外界影响,以便还传感器一个“清白”!

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