气体检测传感器的主要参数

发布日期:2020/12/02 访问量: 17

气体检测电化学传感器的主要参数包括:量程范围(RANGE)、灵敏度(SENSITIVITY) 、响应时间(Response Time)、恢复时间(Recovery Time)和归零时间、分辨率(Resolution)、重复性(Repeatability)、基线偏移(Baseline Offset)、基线漂移(Baseline Shift)、负载电阻 (Load Resistor)、偏置电压 (Bias Voltage)、压力范围(Pressure Range)、湿度范围(Humidity Range)、长期漂移(Long Term Output Drift)、保存温度(Storage Temperature)、开路电压(Open Circuit Voltage)、最大短路电流(Short Circuit Current)、交叉干扰(Cross Sensitivity)、干扰气体过滤器(Filter)。

1. 量程范围(RANGE)

定义:能够保证传感器规格书所列各项参数的最高气体浓度。

量程范围有多宽?

不同的气体传感器都有各自的量程范围,低至1ppm,高至100%vol。1ppm量程的传感器是测量特毒的毒气,100%vol量程的是测量高浓氧气。医疗氧传感器的量程比较特殊,例如:200,000%mbar,这个单位的意思是在大约2个标准大气压下,传感器最高能测到100%vol,计算式为2,000mbar*100%vol=200,000%mbar。(1标准大气压=1013mbar)

2. 灵敏度(SENSITIVITY)

定义:被测气体改变一个单位浓度,传感器输出电流或电压的改变量。灵敏度单位如:nA/ppm或uA/ppm等等。

3. 响应时间(Response Time)

定义:传感器信号从零点上升到通气平衡点一定百分比,所需的时间成为响应时间,通常用T90来描述。从零点上升到平衡信号值的50%所需要的时间称为T50,从零点上升到90%所需的时间称为T90,从零点上升到97%所需的时间成为T97。

4. 恢复时间(Recovery Time)和归零时间

恢复时间定义:恢复时间是表述传感器从标准气体回复到零点气体时,信号回复快慢的一个参数。常用的是RT90,它的意思是,从传感器通气平衡状态恢复到10%信号所花的时间。例如,CO标准气是500ppm,当传感器信号从500ppm回到50ppm(500ppm*10%=50ppm)的这段时间,就是RT90了。

归零时间定义:归零时间是表述从传感器通气平衡状态恢复到3个分辨率的读数所需要的时间。例如,CO传感器的分辨率是1ppm,标准气是500ppm,当传感器信号从500ppm回到3ppm的这段时间,就是归零时间了。

5. 分辨率(Resolution)

定义:分辨率是描述传感器能够分辨的最小的气体浓度改变量的参数。分辨率和灵敏度和噪声相关,类似电子技术里面的一个参数——信噪比。计算公式是:分辨率=3 X 60秒信号标准差/灵敏度

6. 重复性(Repeatability)

定义:在同一天之内,每小时通气一次同样浓度的标准气,获得6次通气平衡的读数,然后计算6次读数的标准差。该标准差越接近于零,说明传感器的重新性越好。

7. 基线偏移(Baseline Offset)

定义:基线偏移又叫零点偏移,它是一个统计量,同种传感器,统计至少50只个体,按照3倍标准差计算出来的基线差异。例如,±2 ppm CO equivalent,其意义是:在室温环境中,所有出厂的CO传感器在纯净的空气中的输出信号,折合成CO读数,都在[-2ppm, +2ppm]范围之内。这个参数有些类似于运算放大器的失调电压Voff,懂电子学的朋友们也许会知道得多一些。

8. 基线漂移(Baseline Shift)

定义:又叫零点漂移,也是一个统计量,指的是传感器在不同的温度下工作的时候,零点随温度变化的值。

9. 负载电阻 (Load Resistor)

定义:EC传感器和感应电极相连接的电阻,一般称为RL或Rload。

10. 偏置电压 (Bias Voltage)

定义:偏置电压是感应电极电压值和参考电极电压值的差,即Vbias=VS-VR。

11. 压力范围(Pressure Range)

定义:EC传感器能够正常工作的大气压范围,通常用mBar来表示。

注:一个标准大气压是101.3kPa,合1013mBar。

12. 湿度范围(Humidity Range)

定义:传感器能够正常工作的湿度范围。

13. 长期漂移(Long Term Output Drift)

定义:传感器的灵敏度随着时间的变化的量,一般以%来表示。

14. 保存温度(Storage Temperature)

定义:传感器在没有使用的时候,对传感器寿命最有利的温度。EC传感器最合适的保存温度是0℃ ~ 20℃。

15. 开路电压(Open Circuit Voltage)

定义:当传感器开路时,感应电极和对电极之间能达到的最高电压差。

16. 最大短路电流(Short Circuit Current)

定义:当传感器短路时,感应电极和对电极之间能达到的最高电流值。

17. 交叉干扰(Cross Sensitivity)

定义:检测某特定气体的EC传感器对其它气体也有响应,并不能做到对单一气体响应。简写“X$”。

18. 干扰气体过滤器(Filter)

定义: EC传感器为过滤掉一些干扰气体,会在传感器内部放置物理的或化学的过滤器,从而尽量减少交叉干扰。