1. 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。
问:如果我有一个传感器,在测量的时候超出了基线偏移的范围是不是就不能用了呢?
答:不是的。基线偏移的范围是针对新传感器的,在使用了一段时间之后,传感器内部电极上都会有一定的污染物,造成读数的偏高或偏低,这也很正常。只要其基线偏移值的数值不要和仪表的报警值相比拟,就可以标定之后继续使用。
问:什么因素会影响基线偏移的值?
答:有很多因素都会影响它,例如:通入了高浓度的被测气体,通入了其它的非被测气体,被测气体湿度变高,长时间超过传感器工作温度使用,前放电路本身的零点就不理想等等。
问:是不是传感器的基线偏移值合格,传感器就是合格的呢?
答:不是的。传感器合格需要所有参数都符合规格书的要求,并不是仅仅通过基线偏移值来推论其它参数也合格。
2.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。
问:在高低温测试的时候,如何测定基线漂移?
答:先在20℃的时候标定传感器的零点,然后让温箱降温,测定传感器低温时的零点漂移,再升温,测定高温时的零点漂移。变温的时候请注意:
温度变化速度不要超过0.5℃/分钟。达到目标温度后,保温2小时再进行测试。
测量温度不要超过传感器的工作范围。
电路的零点需要在事先测量过,并需要在测量后扣除。
问:基线随温度漂移的趋势是怎么样的?
答:传感器在低温和室温的条件下,基线比较一致,是一个比较接近零点的值。在高温的时候,零点会升高比较多,例如so2传感器,因此算法上需要做零点温度补偿,否则仪器的零点会不准,严重的会引起误报警。
问:灵敏度温度漂移的量和基线漂移的量是成正比的吗?
答:不成正比。传感器的灵敏度在低温时较低,在高温时较高,这是化学反应的普遍规律。
3. 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。
问:传感器的灵敏度一般是会上升还是下降?
答:如果壳体完好无损的话,传感器的灵敏度一般都是下降的。例如含铅的氧气传感器,其灵敏度会随着时间不断下降。但长效无铅的氧气传感器灵敏度下降的速度会慢很多,在5年之内信号下降不超过5%。
问:如果发现某传感器灵敏度大幅上升,会是什么问题?
答:如果发现灵敏度大幅上升的不正常现象,有可能是传感器壳体损坏了。有气体漏进传感器,造成输出电流增大。这种现象一般发生在氧气传感器上。但是,在断定“灵敏度大幅上升”之前,需要让传感器平衡时间超过24小时,不要在上电几分钟之内就断定传感器灵敏度上升了。对于绝大多数传感器,在上电的最初几分钟,输出信号都会比正常工作的时候大些。
问:传感器灵敏度下降多少,就需要更换了?
答:为确保安全,当传感器灵敏度下降1/3就必须更换传感器了。
4. 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。
问:偏置电压是随便定义的吗?
答:不是的。不同气种的传感器对应的是不同的偏置电压:
偏置电压为零的传感器有co、h2s、so2、h2、cl2、no2、ph3、sih4、ash3、clo2、cocl2、f2、hcn、hf、o3、b2h6、seh2、tbm和tht。
偏置电压为+300mv的传感器有no、eto。
有一种传感器是-600mv偏压的,它就是三电极氧气泵原理的o2传感器。
问:vs和vr是随便选择的吗?
答:不是的。无论vs还是vr都不要选择电源的上轨和下轨,而要离上轨和下轨一定的安全距离,例如0.7v的电压差。只有这样,才能让传感器的线性达到最佳。
问:vbias的精度应该选择多少?
答:为了保证仪表信号的一致性,我推荐vbias的精度在±10mv之内。
5. 压力范围(pressure range)
定义: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。
问:当压力变化的时候,传感器读数会如何变化?
答:一般来说,当压力缓慢变化的时候,传感器的灵敏度会呈线性变化。
问:当压力快速变化的时候,传感器读数会如何变化呢?
答:一般说来,传感器从常压快速变化到高压的时候,灵敏度会瞬间变高,然后恢复到正常读数。这样的现象也同样出现在将传感器从高温转移到低温环境的时候,其原理是一样的。
当传感器从高压快速变化到低压的时候,灵敏度会瞬间变低,然后恢复到正常的读数。这样的现象也同样出现在将传感器从低温转移到高温环境的时候,其原理是一样的。
问:为什么氧气传感器在压力变化的时候,读数变化特别明显?
答:这是o2传感器固有的一个现象。但这种现象会20sec之内消失。
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