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光学气体传感器你选对了吗?

点击次数:438 发布时间:2022-11-26

根据应用场景选择合适传感器

光学气体传感器是多种分析设备的核心部件,直接决定了仪器的性能指标和功能,仪器设计之初,传感器选型非常重要。市面上各种原理、各个厂家的光学气体传感器琳琅满目,指标参数参差不齐,要如何选择最合适、 的传感器呢?

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实际上每款传感器都有其优缺点和适用范围,要么性能指标有优势,要么可靠性更值得信赖,要么价格便宜等等。要根据具体需求和应用场景选择合适传感器,比如经常要测量组分繁杂、湿度高的气体,最好选择UVDOAS、FTIR这类色散分光原理的气体传感器。关于传感器的性能、体积、功耗、扩展性、价格等要综合权衡。


传感器性能指标权衡

选择光学气体传感器,首先传感器的关键指标参数要优于预研仪器的设计参数,除体积重量外,一般要考虑以下几点要素,(每个要素都很复杂,本期先简单描述,后面几期再根据反馈详细分析):

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1.    测量气体种类和干扰。

前者好理解,要和仪器的目标气体一致,比如开发环境空气CO2分析仪器选择低量程LY-NDIR双通道CO2模块就*能满足要求,但在背景气中有干扰组分的就要同时考虑干扰组分的同时测量,这是很多仪器开发者经常忽略的问题。比如开发污染源SO2分析仪选择NDIR原理就要考虑烟气常见组分CH4的干扰,因为红外波段CH4在SO2吸收峰处同样有吸收,会带来正干扰,当然选择紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的传感器就不用考虑CH4干扰。

2.    量程、检出限和线性误差。

分别代表了传感器的实际测量范围、 响应浓度和结果正确度,其中量程和检出限指标是一对有点矛盾的参数,一般长光程设计的传感器,会有低的检出限和量程指标,反之亦然,当然,也有少数 的传感器可以两者都兼顾,比如崂应的UVDOAS系列传感器,通过自适应调整光谱波段算法,测超低浓度时选择强吸收谱段反演计算测,超高浓度时选择弱吸收谱段反演计算,这样两个参数都能获得很优秀的指标。

3.    响应时间、重复性和稳定性

响应时间一般是T90、T10,表征了传感器的响应速度,跟气室体积、气体流速和平滑算法都有关系,因此也与精度、检出限指标有点负相关。关于重复性和稳定性,一般是在环境条件稳定的情况下,反复多次测量结果的一致性程度。

4.    漂移(零漂、量漂)和适用温度范围

漂移指标分为不同时间的漂移,常见的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移,便携式仪器,小时漂移更重要,在线运行仪器月漂移也很重要,这关系到仪器设计或运行时的调零周期,有些仪器还需要设计自动调零气路。

适用温度范围,在本文中不仅指传感器可工作的温度范围,还代表确保传感器精度/线性误差满足指标的温度范围,温度对光学气体传感器的影响非常大,所以需要确定精度是在什么温度范围内能满足。有些传感器比如崂应UVDOAS/NDIR/NDUV系列,采取了大量的措施确保了温度适用性,指标表里的误差均是指在工作温度范围内都能满足的误差;也有很多传感器指标误差中仅仅在室温条件满足(有些在指标表中看不出,有些会用温度漂移1℃示值漂移不超过满量程的多少来描述),这样就意味着仪器设计中要考虑增加对气体传感器应用环境的恒温设计或温度补偿算法,以满足仪器的高低温性能指标要求,据了解在多个领域的标准中都有仪器高低温适用性指标要求,毕竟仪器的客户群体大多分布在全国各地,四季温差、昼夜温差跨度非常大。

5.    考虑升级和可扩展性,在仪器整个生命周期中,满足当前设计指标就可以?还是会根据市场需求而扩展升级(这种情况在快速发展的行业中是经常出现的,污染源监测行业指标就一直随着环保需求而不断收紧)?如果是后者,在核心传感器选型时就要考虑传感器的指标可扩展性,市面有少数   传感器具备扩展空间,比如崂应的大部分UVDOAS传感器和NDIR传感器可以在硬件不变的情况下升级扩展量程,LY-UVDOAS更是可以在原基础上扩展测量气体的种类,然而这些扩展功能是基于深厚的技术水平的,能做到、做好的不多,有仪器扩展升级考量的要仔细甄别,选择对的传感器,有利于仪器的快速升级、缩减研发时间和成本。

关于光学气体传感器的价格和价值

这是个有意思的话题,本文简单一说。市面上不同传感器价格差异很大,这跟很多因素有关,最关键的还是指标。有些传感器是半定量的,有个不离谱的示值就可以,仅作为一个参考,这种很便宜;有些较准确,可以作为阈值判断用,价格一般;有些给出精确示值,比如误差在±5%以内,属于工业级的,价格较高;有些更   的传感器给出更精确示值、表现非常好的环境使用性,比如误差在±2%甚至±1%以内,价格很高。不同等级的传感器,价格差异是数量级的,毕竟气体传感器做到一定精度指标之后,每一点小的提升,都会需要付出很高的成本代价去实现。所以,要根据预研仪器的要求和定位选择最合适的传感器。

另外,传感器的附加值差异也很大,比如价格对比时,不要单独看一个传感器的价格,要看测一种气体的价格,比如多通道LYNDIR传感器一种气体的价格就明显低于多个单一气体传感器,同时去除了相互间的干扰,节省了体积,对仪器设计而言,增加功能同时省时、实力、省空间,性价比自然高很多。

关于传感器之外的隐形附加价值也要权衡。比如购买崂应的传感器,就附加了定制化的解决方案,协助根据应用场景选择最佳好传感器、设计时用好,高质量的售后服务和可能的升级空间。

最后,传感器基本选好了后,还要实测,尤其上文中提到的几个关键指标,毕竟光学气体传感器良莠不齐,自己测过才知道。

欢迎致电崂应咨询交流。



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