炜盛第八讲:气体传感器温故总结

从磅秤到电子秤看检测仪表:磅秤到电子秤的演变从应用上客户会感到更轻便、简洁、读数直观、信息远传方便、最后会演变为多信息融合、储存、处理、传输互通、自适应的智能终端。


从技术角度看这是典型的从机械技术到电子技术的跃迁。电子技术本身的发展边界已经很清晰,体积更小、功能更强大、智能化,如应用于环境复杂的化工园区的便携式气体检测仪表,人们希望一台仪器能测到所有存在的气体信息,努力缩小产品体积会为容纳更多种类的传感器腾出空间,使得仪表有智慧能力。


炜盛第八讲:气体传感器温故总结_行业应用_LEDs


 08 气体传感器温故总结


 PID、红外气体传感器、化学类气体传感器:


 PID传感过程——


物理方法即紫外线照射气体,化学变化即紫外线把气体分子如甲苯打开变成碳-氢离子,电荷在电场作用下移动形成离子电流,测电流即可,之后离子复合还原。


 红外气体传感器——


红外线照射气体,被气体吸收紅外能量,红外光强变小,测紅外光的变化可。其中,气体吸收红外后,只是气体分子振动,转动幅度变化了,就象拍蓝球,加力使球弹得更高,但球还是那个球。


 化学类气体传感器——


电化学CO为例: CO和水中的氧在传感器电极上发生化学反应,CO变成了二氧化碳,过程中有电子从CO中之C上流出到达对电极,由对电极上的氧气获得,对由此产生的电流或电压进行测量即可测到CO,此时CO变成了二氧化碳。


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从传感器到仪表:传感器是基础的核心部件,传感器的基础是功能材料及相关材料。


传感器的进化有两个路经牵引,其一是仪表牵引,即设计一款仪表时寻找匹配的传感器,如果没有现成的,如果这个需求有国防安全、民生价值,人们就会配置资源开发。这条路径在所有国家的科技规划中体现的最清楚。如美国国防部门需要可穿戴单兵防化仪表,会催生柔性传感器及柔性电子系统包括供电系统的开发。


另一条路径是传感器推动仪表,基础科学进展的会催生新材料的诞生,如石墨烯,无论你用或不用,它都已经存在。研究传感器的用了石墨烯,如果可行则会革了已有传感器行业的命。做仪表的用了石墨烯传感器,加上柔性电子、供电系统,如果可行,则有可能革了现有仪表行业的命。仪器的发展既需沿着自由的逻辑演化,也要密切关注传感器的进化逻辑,传感器则要关注基础材料的进化。


从磅秤到电子秤看检测仪表:磅秤到电子秤的演变从应用上客户会感到更轻便、简洁、读数直观、信息远传方便、最后会演变为多信息融合、储存、处理、传输互通、自适应的智能终端。从技术角度看这是典型的从机械技术到电子技术的跃迁。电子技术本身的发展边界已经很清晰,体积更小、功能更强大、智能化,如应用于环境复杂的化工园区的便携式气体检测仪表,人们希望一台仪器能测到所有存在的气体信息,努力缩小产品体积会为容纳更多种类的传感器腾出空间,使得仪表有智慧能力。


现实中的应用场景至少会推动便携仪表演进,目前人们发现异常会亲临现场处置,关闭危险源、清理、收集等,人必定会处于危险之中,因此用于气体检测的智能机器人将会非常有意义。固定点的仪表同样会演变成智慧终端,智慧最终的目的不仅在判断更在处置与阀连动的家报产品,报警器是大脑阀是手,泄露了,大脑指挥手关阀。只是目前的家报智慧水平不高,因此仪表本身的演进路径看,其未来必定是智慧的集判断处置于一体的廉价设备,这也是未来工业形态智能化的核心之一。


从物质分析仪器看气体检测仪表:人们为了探明、控制生产过程、工作生活中接触到的与人们健康、安全、生产、研究目的密切相关的物质组分、含量信息,开发了大量的分析仪器,从分子级到原子级,从气、固、液三态到等离子体,气体成份浓度分析只是物质分析中的一个分支。


在介绍PID时提到PID灯要抽真空和填充高纯气体,这两个因素是PID性能的决定性因素(当然还有其他因素),绝对的真空即除了射线没有物质存在,控制真空就需要探测,填充的气体需要对纯度进行探测等。


常见的分子级分析仪器:红外气体分析仪、拉曼光谱分析、色谱、分光光度吸收计。原子级的分析仪,原子吸收光谱如紫外吸收、质谱仪等,这些分析仪是典型的高、大、上基础核心装备,具有精确、可靠、昂贵等特点。实际上在很多领域我们对物质检测要求不需要很精确,但需要及时、便捷、低价、在线等,我们将复杂的气体分析仪器简化后就演变成了例如汉威公司便携、探测器、家报等产品。


红外原理的各种气体分析仪可以直接的演化为公司现有的产品。PID可以看成是色谱检测部分或质谱仪的简版。电化学、催化、半导体对应的仪表则是色谱仪检测部分的简化版。


仪器仪表是人们用来读取信息的,在未来由万亿传感器构成的智慧系统,由无数大小各异的智慧系统构成的工作和生活场景中,比如一台全智慧的无人驾驶汽车,仪器仪表还会是传统的仪器仪表吗?传统的仪器仪表又会以什么样的形态、在什么样的领域延续她的生命?这些问题待我们后续进行讨论。


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