[实用新型]带传感器过浓度保护的气体检测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用电、电化学的方法，借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的装置，特别是涉及一种使用依赖于与流体发生反应的电阻的气体探测器。

背景技术

为保证生产和生活的安全，在有可能发生可燃性气体泄漏的场所通常会安装有气体探测器，以在可燃气体达到一定浓度时进行报警。但是，当有大量可燃气体泄漏的事件发生时，这种高浓度的可燃气体，会令该范围内的气体探测器受到损坏，甚至使探测器失灵，从而给周围的人员和设备构成很大威胁。例如，在煤矿等矿山中使用的瓦斯监测传感器，如果在发生瓦斯严重泄漏时由于CH₄浓度过高而使传感器失灵，使监测装置不能发挥正常的作用，则会导致瓦斯爆炸等严重的后果，给人民生命和财产带来巨大损失。

气体浓度过高会导致传感器失灵或性能下降的原因在于，可燃气体探测器一般为采用催化元件的接触燃烧式传感器，探测器里的气体传感器在高浓度下，其内含的催化剂加速消耗，使其灵敏度和响应速度等性能急剧恶化，而且这种现象是不可逆转的。同时，过高的气体浓度，也会产生过高的温度，进而使含催化剂的敏感材料中的催化剂遭到破坏，使其失去催化作用，造成传感器性能下降，缩短传感器的使用寿命。

因此保护探测器在高浓度下不受损坏，成为了气体检测领域的一个重要而迫切的课题。但是，数年来现有技术中对于此问题却并无改善。当前市售的可燃气体探测器均是只针对低浓度的气体检测而没有在高浓度下的有效保护措施。

例如，申请号为89209343.9，公告号为CN2052902U，名为“接触燃烧式气敏传感器”的中国实用新型专利公开了一种使用恒流源为一气敏元件提供工作电流，当环境中存在欲报警的气体时，气敏元件的电阻发生变化从而致使其所在的惠斯通电桥失去平衡并产生输出的气体探测器。其电路原理如附图1所示，由桥式检测电路、恒流源电路、输出控制电路组成。其中桥式检测电路由气敏元件S₁，温度补偿元件S₂，电阻R₁₉，R₂₀组成。温度补偿元件S₂用来维持桥路随温度变化的平衡。当有欲报警的气体(如甲烷等)时，气敏元件S₁的阻值发生变化，破坏了桥路的平衡，产生电信号输出；恒流源电路由高精度稳压源WY(W723)、高频大功率管T₁(3CAIE)、电阻R₁-R₁₁、电容C₁，C₂，稳压管D₁，电感L组成。其输入为直流24V电压，调整电阻R₂，使稳压源WY的5脚电位与取样电阻R₈上的电压降相等，则稳压源WY的输出达到稳定，由此来控制高颇大功率管T₁的输出。而这个输出大小是由气敏元件S₁的加热电流决定的，也就是说，根据所选用的气敏元件S₁来调整电阻R₂使恒流源达到所需的电流。其中的电感L和电容C₁、C₂构成平滑电路。稳压管D根据输出电压选定。电阻R₉-R₁₁组成调平衡电路。调整电阻R₁₀，使桥路在零状态下平衡；输出控制电路由电容C₃、C4，电阻R₁₂-R₁₈、运算放大器F(F741)、三极管T₂(3CG120C)组成。由桥式检测电路检测到的信号，经电容C₃、C4，电阻R₁₈滤波，加到运算放大器F的输入端，运算放大器F的输出端经电阻R₁₃，与三极管T₂的基极相连，三极管T₂的发射极经电阻R₁₂与直流电压12V正极相连，T₂的发射极与运算放大器F的负相输入端之间设有可调电阻R₁₄，三极管T₂的集电极为电流输出端，运算放大器输出的电压信号经三极管T₂变换为电流信号，其输出电流信号的大小通过调整电R₁₄来实现，输出电流的调整范围在4-20mA。符合工业上通用的标准。

该专利的公告日期为1990年2月14日，但时至今日，业界接触燃烧式气敏传感器所使用的工作原理和应用技术仍是大体如此。

发明内容