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仪器的一般概念

2015-11-25 13:54  点击数: 669

来源: 暂无
  仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。各类仪器仪表按不同特征,例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行器等;其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等;同样,再继续分类下去,温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表;接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。

  其他各类仪器仪表的分类法大体类似,主要与该仪器的发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准,同样,仪器仪表的命名也存在类似情况。

  在现实实际工作中,我们经常将仪器仪表分为两个大类:自动化仪表和便携式仪器仪表,自动化仪表指需要固定安装在现场的仪表,也称现场安装仪器仪表或者表盘安装仪器仪表,这类仪表需要和其他设备配套使用,以完成某一项或几项功能;便携式仪器仪表是指单独使用,有时也叫检测仪器仪表。

  仪器仪表还有一种分类,叫一次仪表和二次仪表,一次仪表指传感器这类直接感触被测信号的部分,二次仪表指放大、显示、传递信号部分。

  有毒有害气体检测仪是测量仪器的一种,因此其分类和命名也需要遵守以上的分类习惯,并且在其设计和使用的过程中也要遵循仪器设计和使用的一般概念。

  简单地指出有毒有害气体“有”或者“无”或者浓度“大”或者“小”的仪表,我们一般称之为“报警器”,“检漏仪”,比如常见的家用可燃气体报警器,简单的泄漏检测仪等等;将具有有毒有害气体浓度以数字或表头直观显示读出的仪表一般称之为检测仪,比如固定式气体检测仪;如果整个仪表还包括电源、电路、显示的仪表一般称作为检测仪器,如复合式气体检测仪器(或简称气体检测仪)。

  将各种各样的气体传感器和检测器同相关的电子电路、仪器外壳、相关配件结合起来就可以制造出可以实用的气体检测仪器,这一过程设计到了电子、工艺、工程、试验设计等等庞大的系统工程。特别是由于气体本身性质的复杂性,气体检测仪从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的产业标准,衍生出一个个纷繁庞杂的仪表工业,从根本上讲,一个实用的气体检测仪表必须达到性能包括:

  稳定性:稳定性是指气体检测仪器在整个工作时间内基本响应的稳定性,这取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有待测气体时,整个工作时间内传感器基线输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于待测气体中时输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。

  灵敏度:灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阈限制(毒性PC或者TLV)或爆炸下限(LEL)的百分比的检测要有足够的灵敏性。

  选择性:选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

  容忍性:容忍性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体浓度10~20倍,并可以在可能被损坏之前得到保护,在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。

  气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过选择适合的检测原理来决定。选择适当的检测原理和新技术是提高气体传感器的敏感特性、选择能力的基本手段。

  在选用有毒有害气体检测报警仪器之前,我们还需要对仪器本身的一些性能参数有些了解。现在已经可以从各个渠道得到仪器厂家所提供的产品样本,其中对仪器性能指标的描述是用户选购产品的依据。但不幸的是,比较各个仪器制造商的性能差别还存在一些问题,这主要是各制造商使用术语的不同。有些术语很直观通用,但其它一些可能会有特别的意义。一个例子就是浓度范围,电化学传感器一般都有一个可以连续工作的“正常范围”,在此范围内使用不会有任何的损害,并且会得到一个准确的结果。同时,电化学传感器也可以间断地或短期地在“正常范围”外,只要不超过它的“临界浓度”,也可以正常工作。如果在正常浓度范围之外长时间工作,不断的长期反应就会造成电解液会饱和,就可能得不到准确的结果。短期的暴露在“临界浓度”附近的环境浓度不会对传感器造成致命的损坏,但若暴露在“临界浓度”之外将永久损坏传感器。

  由于气体传感器已经得到了广泛的应用,除非特殊说明,常见气体传感器都是遵循各个国家的安全健康标准(而这些大部分指标都是国际通用的)需要而设计制造,比如其检测范围(量程)一般达到允许浓度的10倍左右即可正常使用,因此,气体检测仪器的性能指标都大致相近。当然,仪器的电路和运算处理也会对测量的浓度范围产生影响,也就是说,同样的传感器安在不同的仪器上会有不同的性能。气体检测仪器性能的根本区别在于制造商对于气体检测技术的长期和深刻的理解和仪器电子和工艺技术设计水平的差异。
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