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行业动态
"中国汽车健康指数"框架发布车内环境将被公开

不经意间中国新车销量已经连续八年保持世界第一,保有量也逼近两亿辆。涉及到被动安全与主动安全的国家标准和限制尾气排放的国家标准业已执行,但对于车内环境污染的行业与国家标准却长期缺位。

 

针对车内环境污染的检测标准长期缺失,就无法对企业进行法规化硬性约束。

 

这种无法可依的结果,必然会导致部分整车企业和部件供应商本着企业利益最大化的驱动选用成本较低的制作材料和粘结剂。而这些低环保的材料所挥发的有害于人体健康与人身安全的物质,是与汽车消费给人们带来生活质量提升的初衷是背道而驰的。

 

针对车内环境污染问题,近年来国内多家检测机构、研究单位也在尝试做出努力,其中由中国汽车工程研究院(简称“中国汽研”)磨砺数年后率先推出了“中国汽车健康指数”框架,并与9月20日在其总部重庆举行了隆重发布。

 

其宗旨在于让指数的形成框架通报于整个汽车行业和企业,然后很快着手进行指数的阶段性向社会公众发布,通过公开透明度,让社会与公众对此积极关注,以及作为汽车消费的重要参考依据,反过来推动与促进汽车行业的标准和有关法规的出台,迫使企业在产品上朝着有利于使用者和消费者健康方向去加大力度改善,推动技术进步,达到生产与消费的和谐发展。

 

“中国汽车健康指数”(C-AHI)的评价体系是由中国汽研发起、主导与研制的,得到了国际交通医学学会(ITMA)指导。

 

多年前,汽车行业已知车内空气污染的范畴,主要是因部件的材质和粘接剂的超标问题引发车内挥发性有机化合物(VOC)的释放, 可能导致中枢神经系统受抑制,对有关粘膜和皮肤产生刺激。按污染程度不同,轻则易导致乘员头晕、乏力、咳嗽等症状,重则引发乘员的支气管炎、鼻炎、肺炎、肺癌致因。

 

而现今汽车技术正朝着智能化、互联化和电动化升级,更多更新的自动驾驶系统、通信系统和大电流与高电压的储电充电系统比以往产生更多、更强的电磁辐射(EMR)。

 

根据世卫组织等机构的研究统计,低频电磁场会对人体神经元、肌肉产生影响,射频信号对人体神经和生殖系统等也有影响。这些隐性的、方兴未艾的问题从现在就要引起足够的关注,中国汽研等机构也开始着手建立测试与评价体系,并把阶段性研究成果向社会发布。

 

中国汽研是我国两大建制最全、设施最完整的独立汽车技术检测、评测机构之一,它与总部落在天津的中国汽车技术研究中心曾并列归入国资委所属的大型央企性质的技术研究机构,目前归并到中国通用技术集团。

 

另外,车内环境污染源还涉及到外部侵入到车内的PM2.5等有害颗粒物,以及对人体致敏源的问题。中国汽研根据不断跟踪、分析、研究和统计的成果,也陆续归入到“中国汽车健康指数”中去。

 

 

当这些有害身心健康的物质被不断清晰的定性、定量出来进行评测,通过汽车消费者的关注、行业的标准化推动与政府法规化强制改善,车内空气质量监测也日益被关注,随着消费者对车内空气质量的重视不断增加,这一趋势也日趋明朗:健康良好的车内空气质量,正成为汽车的必备标准之一。车内空气质量的话题热度也日益增加,车内空气中不可见的微尘、细菌、挥发性气体及金属颗粒都是危害人类健康的因素。


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车装PM2.5传感器总成安装在仪表盘、中控台、扶手箱等位置,或嵌入到汽车空调内,或作为独立单元装载到整车内,实现PM2.5的实时监测、准确显示、智能控制,帮助更好的监测和改善车内空气质量,提升用户使用体验。产品经过一系列严格的汽车可靠性测试,且质量控制体系通过IATF16949:2016认证。

 

 

通过“中国汽车健康指数”的项目设立,体现了其社会责任感,把日常处理B2B业务的机构扩展到局部B2C的效能。中国汽研此举促进了中国汽车产业的环保水平加速提升,以及让中国汽车产品更好地走向国际市场,让汽车产品首先造福于本国人民和提供社会福祉作出贡献。

20171225   查看详情>>
细颗粒物 PM2.5对全身各系统的危害
细颗粒物 PM2.5对全身各系统的危害

近几十年来,大气污染随着工业化进程的进行而加重,近年来由于汽车尾气大量排放,空气污染物在大中城市呈上升趋势,已成为人类共同面对的严重危害健康的环境问题。在大气污染物中,颗粒物污染对人体健康的危害最大,PM 按其直径的大小不同可分为粗颗粒(2. 5-10μm, PM10) 、细颗粒(0.1-2. 5μm,PM2.5)及超细颗粒(<0. 1 μm)。大气颗粒物的直径大小决定了其最终进入呼吸道的部位:2. 5μm的颗粒物在肺部沉积量可达83%,而 8.2μm和11. 5μm 的颗粒仅有49%和31%沉积下来,颗粒物的大小与其在肺部的沉积总量呈反比。直径大于10 μm的颗粒很容易被呼吸道黏液及纤毛系统排除,而直径小于10μm的颗粒物可以进入下呼吸道,特别是PM2.5容易沉积于细支气管和肺泡,并可进入血液循环。因此,除了对肺部的影响外,PM2.5对全身各系统均会造成一定的影响。本文就PM2.5对全身各系统疾病的影响及相关的机制做一综述。

 

 

PM2.5和呼吸系统疾病

 

PM2.5与慢性阻塞性肺疾病,慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺) 以不完全可逆性气流受限为特点,这种气流受限通常为进行性的,与肺对毒性颗粒和气体的过度炎症反应有关。慢阻肺已成为近年来一个重要的公共卫生问题。预防慢阻肺急性加重( AECOPD) 更是慢阻肺预防中的重中之重。近年来的流行病学研究,认为大约30%的AECOPD的病因可能和大气污染相关。Joel 等将美国六城市大气PM2.5 监测数据及日死亡数资料综合分析,发现 PM2.5 日平均浓度上升 10μg/m3时,人群因AECOPD 日死亡数上升 1. 5%。研究证实PM2.5能够对慢阻肺患者的红细胞造成损害,使磷酸络氨酸酶和葡萄糖6磷酸脱氢酶活性下降,阴离子交换功能及抗氧化能力下降。PM造成AECO- PD的主要机制可能为氧化应激和抗氧化失衡。本研究也证实PM2.5 短期暴露可加重被动吸烟大鼠气道慢性炎症和氧化应激反应。氧自由基(ROS) 的大量生成,加重了呼吸道慢性炎症过程是 AECOPD 发生的重要原因。PM引起的氧化应激使Atg5和Beclin1表达量增加,从而在A549细胞自噬过程中起重要作用,这也PM2.5导致肺功能下降的一个重要原因。

 

PM2.5 与支气管哮喘,支气管哮喘是由多种细胞及细胞组分参与的慢性气道炎症,此种炎症常伴随引起气道反应性增高,导致反复发作的喘息、气促、胸闷和(或)咳嗽等症状。支气管哮喘急性发作给社会人群带来了极大的健康危害和经济负担。因此避免哮喘诱因和进行相关机制的研究就显得尤为重要。研究发现在验证了天气、气温、昼夜变化、季节、年龄等影响因素后,患者的长期居住地的PM2. 5浓度与哮喘急性发作之间依然存在着一定的相关性。在冬季,大气中烟雾(主要为 PM2.5)浓度升高,尤其是升高后的第二天,可使因哮喘发作而就诊的人数明显增多; 且PM2.5对哮喘急性发作有很好的预警作用。PM2.5成为哮喘急性发作的确切机制目前尚未明确,目前认为与PM2.5穿透肺泡上皮细胞,进入血液循环,在血液中释放生物活性物质促进变态反应性炎症的发生有一定的关联。

 

PM 2.5和肺癌,一系列的流行病学调查研究探讨了PM2.5暴露和肺癌发生之间的关系,尽管PM2.5和肺癌风险的结果在这些文章中存在差异,但绝大多数文章均证实了这种关系的存在。最新的研究发现PM2.5与肺癌风险的增加明显相关,PM2.5的浓度每增加10μg/m3,肺癌发生的OR值为1. 29,95%,CI为0. 95~1. 76。肺癌占据肿瘤发生率的第一位,使社会负担和患者个人经济负担明显加重,因此降低PM暴露的风险或许会使一大部分人群受益。PM2. 5暴露导致肺癌发生的具体机制尚不明了,可能和其产生的ROS对肺上皮细胞长期刺激所致。

 

PM2.5和心血管系统疾病

 

流行病学研究结果发现大气中PM2. 5浓度在短时间内升高可诱发心律失常、加重心衰、加重缺血性心肌病和缺血性脑卒中等。最近的荟萃分析结果显示PM2.5暴露和心脏变异率(HRV)之间存在正相关,并可提示心血管事件预后不良。动物研究表明小鼠暴露于环境PM2.5后,心脏组织中,线粒体功能受损,且与心肌收缩力降低明显相关。载脂蛋白E基因敲除小鼠模型暴露于PM2.5后可引起血管炎症,和动脉粥样硬化进一步加重。PM还可通过激活 NF-κB炎症信号通路,进而促进血管钙化。PM导致心血管系统疾病发生的机制较为复杂,存在以下几条致病途径: ①刺激肺上皮细胞或肺内细胞释放前炎症因子及血管活性介质; ② 激活肺部受体,从而影响自主神经功能;③PM2.5从肺泡上皮进肺组织间隙后可透过血管内皮细胞进入微循环,其作为外源性组织因子可激活血管内皮和凝血/纤溶系统,进而引起心血管系统的损伤。此外PM颗粒被认为是刺激自主神经系统(ANS) 的重要因素,可影响植物神经平衡,这可能通过血管收缩导致心血管风险和易感性心律失常的发生。

 

PM2.5和消化系统疾病

 

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是指除外酒精和其他明确的损肝因素所致的,以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主要特征的临床病理综合征。研究表明西方发达国家NAFLD的患病率为20% ~ 33%,因此 NAFLD需引起足够的重视。一项包括4582名成年人的营养调查显示,血清谷丙转氨酶(ALT) 在 环境污染物(主要为 PM2.5) 暴露后明显升高,在对年龄、种族、性别、体质指数、贫困收入比和胰岛素抵抗等因素校正后,ALT仍明显升高且具有PM2.5剂量后,枯否细胞出现明显增殖,枯否细胞的激活可使大量细胞因子释放,进而触发炎症和肝星状细胞合成胶原蛋白,最终导致肝脏纤维化。PM还可通过酶促反应产生大量ROS,而氧化应激和胰岛素抵 抗可能是NAFLD发生的中心环节。

 

 

综上所述,PM2.5浓度升高可造成和加重全身各系统损害。而这种损害包括了PM2.5引起的机体免疫变态反应与氧化应激进而导致呼吸系统,循环系统和消化系统的系统性炎症反应,导致脏器损伤。因此,做好个人防护和减少污染物就显得尤为重要。随着工业和交通业的发展,PM2.5 污染将愈来愈严重,所以加强人群保护和减少大气颗粒物污染将成为未来工作的重点。因此在减轻大气污染的基础上,做好空气污染预测及监测,使个人做好防护,从而减轻全身各系统疾病的发生的工作非常重要。

 

参考资料:细颗粒物PM2.5对全身各系统疾病的影响及相关机制研究进展

20171218   查看详情>>
室内VOC的危害性
室内VOC的危害性

今天,人们对周遭空气质量的好坏越来越关注,这种关注从室外宏观的大气质量延伸到了室内微观小环境中的空气质量。在评估室内空气质量时,有一个重要的指标VOC,即挥发性有机物(Volatile Organic Compounds)。美国环境署(EPA)对VOC的定义是:除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、碳酸盐以及碳酸铵外,任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。百度百科对VOC的描述是:“在常温下可以蒸发的形式存在于空气中,它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性,会影响皮肤和黏膜,并对人体产生急性损害,是一类重要的空气污染物。”

室内VOC的危害

 

儿童

英国“全球环境变化问题”研究小组公告的报告曾经得出一个令人震惊的结论:环境污染的加剧会导致儿童的免疫力和智力降低!

 

儿童的身体正在发育中,免疫系统比较脆弱,另外儿童呼吸量按体重比比成年人高50%,这就使他们更容易受到室内空气污染的危害。无论从儿童的身体还是智力发育看,室内空气环境污染对儿童的危害不容忽视!室内空气污染会对儿童构成以下三大威胁:

1.诱发儿童的血液性疾病;

2.增加儿童哮喘病的发病率;

3.影响儿童的身高和智力健康发展;

 

孕妇

由于生理结构的不同,室内空气污染特别是装修后有害气体污染对女性身体的影响更大。

 

女性身体里脂肪成分较多,苯吸收后会在脂肪内贮存。国内外众多案例表明,苯对胚胎及胎儿发育有不良影响,严重时可造成胎儿畸型及死胎。

 

装饰材料和家具中使用的各种人造板、胶合剂等,其游离甲醛是可疑致癌物。长期接触低浓度的甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症,引起新生儿体质降低;高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害,还可诱发胎儿畸形、婴幼儿白血病。

 

办公白领

白领精英们长期工作在空气质量不好的环境中,容易导致头晕、胸闷、乏力、情绪起伏大等不适症状,大大影响工作效率,并引发各种疾病发生,严重者还可致癌,办公环境变成了看不见的健康慢性杀手。

 

现在已有越来越多的白领和职员抱怨办公室空气污浊,感到呼吸不畅,注意力不集中,导致工作效率下降。据中国疾病预防控制中心专家调查,由于办公室空间相对密闭,空气不流通,空气污浊,氧气含量低,容易导致肌体和大脑新陈代谢能力降低。复旦大学公共卫生学院教授夏昭林介绍,长期坐办公室者容易患“白领综合征”。现在卫生部门和越来越多的专家已认识到其危害性。

 

老年人

人体进入老年期,各项身体机能在下降,比较容易受到环境因素的影响而诱发各种疾病。空气污染不仅是引起老年人气管炎、咽喉炎、肺炎等呼吸道疾病的重要原因,还会诱发高血压、心血管、脑溢血等病症,对于体弱者还可能危及生命。

 

据美国心脏病胁会《循环》杂志报道,1982年有50万名成年人志愿参加了美国癌症协会进行的一项有关癌症预防的调查。20多年后,犹它州杨伯翰大学的研究人员分析了这项调查数据,将调查中呼吸系统疾病和心脏病等心血管疾病的发病率,与来自美国环境保护局150多个城市的空气污染数据相联系,数据表明,在空气污染导致死亡的疾病中,心脏病患者居多。

 

呼吸道疾病患者

在污染的空气中长期生活,会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重,有的还会导致慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等疾病,肺癌、鼻咽癌患病率也会有所增加。据统计,全球因空气污染导致的急性呼吸系统感染,每年夺去大约400万名儿童的生命。国内外调查表明,呼吸道感染是人类最常见的疾病,其症状可从隐性感染直到威胁生命。

 

因此人们对于VOC的认识越充分,就会越“紧张”于它的存在。可以预见,未来室内空气质量评估中,对VOC监测的需求也会越来越多。这无疑会给VOC传感器带来更多的市场机会。

 

不过和其他物联网应用相类似,室内空气质监测市场需求,也呈现出碎片化、多样化的特点。如何根据市场环境的需求和变化进化出有生存竞争力的产品,是传感器厂商的必答题。武汉四方光电公司的 VOC传感器CB-VOC,采用先进成熟的旁热式结构广谱型半导体气敏元件。该传感器由陶瓷加热器上涂覆纳米级半导体材料SnO2并掺杂适当微量元素构成,对甲醛、苯、一氧化碳、氨气、氢气、酒精、香烟烟雾等有机挥发气体具有极高的灵敏度、良好的一致性度。

20171211   查看详情>>
室内二氧化碳浓度过高带来的危害
室内二氧化碳浓度过高带来的危害

冬季到来,室内门窗通常会关闭,空气流通性变差。每到下午三四点的时候,就会感觉烦躁、气闷、精神难以集中。办公桌上的空气精灵显示CO2值1200ppm,难怪不少同事都会觉得头重重的,反应变迟钝。空气中二氧化碳含量的变化会影响人的反应力和决策能力。

 

不同CO2浓度对人决策能力的影响

 

纽约州立大学上州医学院和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员,把24 名健康的年轻人封闭在一个房间内,然后测试他们在不同浓度CO2环境下的决策能力,类似的环境在拥挤的房间里可以经常体验到。

 

研究人员分3个阶段把4名受试者同时关在一个像办公室一样的小房间里,每个阶段2.5个小时,每两个阶段之间有1小时的休息时间。每个阶段的房间内都充入了足够多的纯CO2,让空气中的CO2浓度达到三个不同值:600ppm、1000ppm和2500ppm。密闭房间里的受试者需要完成决策性的任务,要求受试者按假设的场景做决定。然后给受试者的9个不同方面打分:基本活动、应用活动、专注活动、任务取向、主动性、信息取向、信息利用、方法的广度和策略。

 

实验前研究人员猜测,随着实验进行,受试者的能力可能有轻微的降低,不过结果发现 CO2 的影响竟然如此显著,令他们大吃一惊。 CO2 浓度在 1000 ppm时,9项决策能力会适度下降,下降程度从 11% 到 23% 不等,浓度为2500 ppm时,决策能力明显下降,下降程度为 44% 到94%。浓度为 2500 ppm 时的影响是惊人的,让人难以置信。

 

CO2浓度标准和人体感受,值得警惕

 

室内空气二氧化碳浓度在700ppm以下时属于清洁空气,人们会感觉很舒适;当浓度在700ppm至1000ppm时也还算正常,属于普通空气,不过一些比较敏感的人会有不太好的感觉;当二氧化碳浓度超1000ppm,但在1500ppm范围时空气处于临界阶段,很多人都会产生不适的感觉了。

 

当二氧化碳浓度达到1500ppm至2000ppm时,空气属于轻度污染,超过2000ppm则属于严重污染了。若人体长期吸入浓度过高的二氧化碳时,会造成人体生物钟紊乱,因为二氧化碳浓度高时能抑制呼吸中枢,浓度特别高时对呼吸中枢还有麻痹作用。长此以往人们会有气血虚弱、低血脂等症状,且很容易感到大脑疲劳,严重影响人们的生活,例如上班族工作会感到力不从心,学生学习也会受到很大影响。

 

当二氧化碳浓度处于3000ppm至4000ppm之间时,会导致人们呼吸加深,出现头疼、耳鸣、血压增加等症状;当浓度高达8000ppm以上时就会出现死亡现象。所以空气中二氧化碳浓度也是衡量室内空气是否清洁的标准之一。

 

如何应对CO2浓度高带来的危害

 

首先你需要知道所处环境中二氧化碳的含量,否则无法了解是否在一个良好的空气环境中,采用空气质量检测仪来检测空气中二氧化碳的含量。当知道二氧化碳含量过高时,就需要新风系统,新风系统能够将外界空气进行过滤后引入室内,并将室内污浊空气排出室外。时刻保持室内空气健康、含氧量充足,并维持较低的二氧化碳含量。

 

20171204   查看详情>>
影响气体传感器的读数的因素之四:气体流量
影响气体传感器的读数的因素之四:气体流量


气体流量

气体是流体,气体之所以流动是因为有压力差,压力差越大,流速就越大。对气体传感器来说,关心的并不是管路中总的流速,而只是关心在传感器进气口附近的流速。传感器进气口附近的空腔体积一般都不到10毫升,因此,我们通常建议的流速是以毫升/分钟来度量。

 

提到流量,还需要解释两个通气的模式,一种叫扩散模式,另外一种是泵吸模式。扩散模式,顾名思义,就是靠空气的自然扩散进入传感器,这种静态的扩散模式,流速并不适用,仅仅靠的是自然扩散;泵吸模式,就是靠泵来抽气体,使气体快速流动,流经传感器表面,以达到提升响应速度的目的。

 


不同传感器的流量范围是怎样的?

 

非色散红外传感器(NDIR):200ML/MIN到2L/MIN。流量越大,响应越快。流量大对NDIR传感器来说,只有好处,没有坏处,但要除尘和除水。

 

催化燃烧传感器(LEL):200ML/MIN到1L/MIN。催化珠本身对流量是敏感的,但是催化珠上罩有防风罩,防风罩外面还有粉末冶金的烧结片或多层的钢丝网烧结片阻挡大气流。

 

电化学传感器(EC):200ML/MIN到1L/MIN。电化学传感器的进气口对流量已经进行了控制,因此内部的催化能力是远远大于进入传感器的量。当外部气流改变的时候,传感器读数变化很小。

 

但要注意的是,流量大了,会带走EC传感器内部的水份,导致传感器在30天内失效。这一点在《哪些因素会影响气体传感器的读数之四》中有具体的阐述。

 

光离子化传感器(PID):200ML/MIN到1L/MIN。PID传感器必须使用泵吸模式,使用泵吸模式的好处是可以带走被测气体VOC。如果VOC长期积累在UV灯和电极上,会形成一层油泥,这样就需要清洗UV灯和电极了。

 

金属氧化物半导体传感器(MOS):200ML/MIN到1L/MIN。MOS传感器通常都有加热,流速大了会带走热量,降低温度。

 


气体流量是如何影响气体浓度测量结果的?

 

一般说来,流速对短时间之内的测量结果影响不大。如果流速在200ML/MIN到1L/MIN范围之内,读数改变量应该小于3%才是。当然,这个改变量不是不做任何努力,就理所应当可以获得的结果。气帽和走气板的结构设计还是很讲究的。

 

 

如何消除气体流速带来的影响?

 

非色散红外传感器(NDIR):基本不用做任何限制,NDIR需要快速响应,进入传感器的气流扩散速度要尽可能大。

 

催化燃烧传感器(LEL):LEL传感器一般都是隔爆设计,烧结片对气流天然就有阻挡作用。又因为LEL传感器的灵敏度较大,因此气流对催化燃烧传感器的影响几乎可以忽略。

 

电化学传感器(EC):需要控制气流对EC传感器的冲击,要保证气流是垂直于传感器法向的。对于无吸附性的气体来说,流量控制在200ML/MIN-600ML/MIN范围内。对于有吸附性的气体来说,气体流量需要控制在500ML/MIN-1000ML/MIN。千万不要让气流平行于传感器法向通气,这样气流会从传感器扩散孔长驱直入,改变传感器的灵敏度、重现性和响应时间。

光离子化传感器(PID):和NDIR类似,进入传感器的气流扩散速度要尽可能大。

 

金属氧化物半导体传感器(MOS):一般的MOS传感器都有加热功能,气流会带走热量,导致MOS工作温度改变,从而造成传感器灵敏度改变。因此,需要防止大气流直接接触MOS传感器表面。和LEL传感器一样,使用烧结片是一个不错的选择。

20171128   查看详情>>
影响气体传感器读数的因素之三:气体压强
影响气体传感器读数的因素之三:气体压强

气体传感器是测量气体浓度的,当气体被压缩的时候,气体的相对浓度(%VOL)并不会增加,但是绝对浓度增加了。也就是说,在单位体积的空间中,所包含的被测气体分子数增加了。因此,当气体相对浓度不变的情况下,气体压强增加,气体传感器的读数也会相应增加。在我们日常沟通中,经常将“压强”说成“压力”。因此,在下文中,我也就用“压力”一词代替“压强”,为的是和日常叫法保持一致。

 

在介绍传感器使用压力范围之前,需要简单介绍一下气体压力的单位:最常见的单位是“大气压”,一个大气压为0.1MPa,或者叫100KPa,或者叫1000hPa,这个压力相当于10M高的水柱对容器底面产生的压强。

 

影响气体传感器读数的因素之三:气体压强

 

 

影响气体传感器读数的因素之三:气体压强

 

非色散红外传感器(NDIR):

NDIR传感器的压力范围可以很宽,从0-2个大气压没有问题。其压力范围取决于光源和探测器的耐压。如果光源是玻璃灯泡,则玻璃灯泡是有耐压的。红外探测器是用金属壳体和红外滤波片密封封装的,因此,探测器也有耐压的问题。

 

催化燃烧传感器(LEL):

LEL传感器是物理传感器,压力范围可以很宽,从0-2个大气压使用都没有问题。但要注意,气体压力越大,LEL传感器能测的可燃气浓度就会越小。传感器的输出电压如果超过了规格书所规定的范围,可能会损坏哦!

 

电化学传感器(EC):

因为EC传感器内部有液体,因此其压力范围不会很宽,通常都是1±0.2大气压。压力过大,传感器可能会导致漏气或漏液,压力过小,电解液也会从传感器顶部“漫”出来,导致传感器失效。

 

光离子化传感器(PID):

PID传感器的压力范围不宽,一般都是1±0.1个大气压。范围不宽的主要原因是紫外灯是由玻璃管和晶体封装而成,并不耐压。特别是当温度很高或很低时,PID并不耐压。

 

金属氧化物半导体传感器(MOS):

MOS传感器是实心的,内部也没有液体,因此比较耐压。0-2个大气压没有问题。

 

 

气体压力是如何影响气体浓度测量结果的?

 

无论是哪种气体传感器,实际上都是测的被测气体的绝对浓度。当压力增大后,物理和化学变化状态一定会发生变化,从而使得读数变大了。

20171116   查看详情>>
影响气体传感器读数的因素之二:环境温湿度
影响气体传感器读数的因素之二:环境温湿度

绝大多数气体传感器对环境温度是敏感的。其原因是无论化学反应、电子元器件,还是无机和有机材料,性能参数都会随温度而变化。最终造成传感器输出的电流和电压的变化。

 

 

不同传感器的使用温度范围是怎样的?

 
非分光红外传感器(NDIR):
NDIR传感器的温度范围很宽,可以达到军工级-55℃到100℃以上。在外太空探测气体就靠它。

 

催化燃烧传感器(LEL):
LEL的使用温度范围很宽,从-40℃到70℃都可以使用。中国的消防认证所要求的温度范围就是从-40℃到70℃。

 
电化学传感器(EC):
电化学传感器温度范围稍微窄一点,一般是-20℃到55℃。型号比较新的EC传感器可以做到在-40℃工作。但是,EC传感器无法长时间在高温环境工作,主要是因为EC传感器内部有酸性或碱性的液体,在高温的环境中水分会蒸发或迅速增加,从而造成电解液损失或漏液。最终的现象就是响应时间T90变长,回零时间变长,灵敏度变低,甚至无响应。对EC传感器来说,最恶劣的情况是高温低湿(HTLH)和高温高湿 (HTHH)。

 
光离子化传感器(PID):

PID传感器的温度范围比较窄,做不到像NDIR一样。一般能够接受的就是-25℃到55℃。

 
金属氧化物半导体传感器(MOS):
MOS传感器的温度范围可以很宽,但是温漂相当严重。它的灵敏度的数量级和温度系数的数量级之间是可以比拟的,因此MOS并不适合用在高温和低温环境,只使用于普通的室温环境中。

 


 
环境温度是如何影响气体浓度测量结果的?

 

非分光红外传感器(NDIR):
NDIR传感器信号随环境温度变化的因素比较多,包括:光源的光谱、探测器、滤光片温度系数、运放温度系数、电阻和电容温度系数等诸多因素。当这些因素综合作用的时候,使得NDIR的温度补偿变得非常复杂。这也是NDIR传感器价格高的原因之一。

 

催化燃烧传感器(LEL):
先回顾一下LEL传感器的原理:催化珠是铂金丝缠绕而成的,铂金丝的电阻是随温度变化而变化的,温度越高,电阻越大。当铂金丝的温度在四百多度的时候,催化珠表面的催化剂活性开始显着。这时,当催化剂接触甲烷的时候,甲烷开始燃烧,将热量传导给铂金丝,铂金丝电阻变大。

了解了原理,此问题就好解答了:当环境温度升高或降低的时候,催化珠中铂金丝的温度也会有变化。虽然催化珠是配对使用,消除掉了一些温度变化带来的影响,那也仅仅对于传感器零点有效,灵敏度还是会随温度变化而变化的。


电化学传感器(EC):
EC传感器内部是发生的氧化还原反应。凡是化学反应,反应速度都会随温度变化而变化。普遍的规律是,温度越低,传感器灵敏度越低,温度越高,传感器灵敏度越高。
 
在所有的电化学传感器中,原电池型的氧气传感器(氧电池)的温漂是最小的。从+20℃降温到-20℃,其灵敏度仅下降约10%。氢气传感器的温漂是最大的,从+20℃降温到-20℃,其灵敏度下降约80%。

 

光离子化传感器(PID):
PID的温度漂移主要由电子元器件的温度漂移带来。气体物质的电离能几乎不受温度变化的影响。这些电子元器件包括运放、电阻、电容、变压器线圈。
 
需要注意的是,当温度低到一定程度,紫外灯(UVLamp)就会点不亮。更致命的是,紫外灯的两个部件——灯管和透光片会因为热膨胀系数不同而发生裂缝。这样紫外灯就因为漏气而报废了。

 
金属氧化物半导体传感器(MOS):
MOS传感器的温漂是相当大的,这也是MOS传感器不适合工业安全,而只适用于民用环境的主要原因之一。您可能会说,温漂大,做温度补偿不就可以了吗?做过工程师的朋友们都会清楚,让一只温漂超过±30%的传感器在高低温下做到±3%的精度,几乎是一件不可能的事情。
 

 

如何消除环境温度带来的影响?

 

非分光红外传感器(NDIR):

NDIR消除温度的影响办法有几种,成本都比较高。第一种是公式法,第二种是查表法,第三种是恒温法。

 

催化燃烧传感器(LEL):

一般不需要温度补偿。LEL传感器在研发的过程中,就已经考虑到了温漂。从-20℃到50℃,零点和量程点有1%-3%LEL的温漂,用户也是可以接受的。

 

电化学传感器(EC):

需要做温度补偿,一般用一元二次方程或一元三次方程就能解决。自变量是温度,单位是℃,因变量是归一化后的温度系数,单位是%。

 

光离子化传感器(PID):

需要做温度补偿,和EC传感器类似,一般采用一元二次方程和一元三次方程就能解决。

 

金属氧化物半导体传感器(MOS):

必须做温度补偿,但需要注意的是,即使经过温度补偿,精度也不会很高。因为MOS传感器的一致性不好,用统一的温度补偿公式恐怕难以达到精度要求。最好的办法是逐个MOS传感器进行补偿,用一元二次方程,或用查表法。当然,这两种方法成本也是比较高的。

20171031   查看详情>>
影响气体传感器读数的因素之一:气体浓度
影响气体传感器读数的因素之一:气体浓度

哪些因素会影响气体传感器的读数?这个看似常见的问题,其实背后隐藏着很多原理性的知识,涉及面也是非常广。当遇到气体仪表读数不准的时候,许多客户首先会想到就是传感器故障。当然这也并不奇怪,气体传感器并非是完美的产品当然也会存在一些问题。当遇到此类问题的时候,将诸多因素进行逐一排查,才能找出根本的问题并解决之,切勿过早判定传感器本身故障。

 

影响气体传感器读数的因素很多,例如空间范围气体的浓度以及温湿度等等,大约可以分为以下这些:

1.气体浓度

2.平衡气

3.环境温湿度

4.气体压强

5.气体流量

6.传感器寿命

7.交叉灵敏度

先从气体浓度开始谈起:

 

气体浓度

 

 

气体传感器对被测气体的浓度是敏感的,这一点毋庸置疑。气体浓度越大,传感器输出信号改变量就越大。为什么用“改变量”这个词,而不用“信号”呢?因为气体传感器的输出的信号形式是多样的,信号变化量和气体浓度之间的关系也不同。各种气体传感器的信号是怎么样变化的呢?

 

非色散红外传感器(简称NDIR)的信号形式是电压输出。当被测气体不存在时,输出电压峰峰值最大。当被测气体浓度增大时,输出电压峰峰值随之变小。但这种变化不是和气体浓度呈线性关系,而是遵循朗伯比尔定律。浓度低的时候,灵敏度大,浓度高的时候,信号的灵敏度会变小。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dV/dC。式中V为信号峰峰值,C为气体浓度。

 

催化燃烧传感器元件(简称LEL)的电阻是随可燃气浓度而变化的。当用一只探测元件、一只补偿元件、两只固定电阻组成惠斯通电桥的时候,催化燃烧传感器的输出表现为电压输出。电压输出在低浓度(<3%volCH4)时,是呈线性变化的,在高浓度时,呈现出非线性。电压的改变量以mV计。

 

电化学传感器(简称EC)的信号形式是电流。输出电流是随被测气体浓度增大而增大的。对于控电位型(也叫定点位电解法)的电化学传感器来说,其输出电流随被测气体浓度呈线性变化;对于原电池型的氧气传感器来说,其输出电流呈近似线性的Ln对数曲线变化。

 

光离子化传感器(简称PID)的信号形式是电流输出。当被测气体不存在时,输出电流接近于零。当被测气体浓度增大时,输出电流随之增大。这种变化不是和气体浓度呈线性关系,浓度低的时候,灵敏度高,浓度高的时候,灵敏度低。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dI/dC。式中I为电流信号大小,C为气体浓度。

 

金属氧化物传感器(简称MOS)的信号形式是电阻改变,这一点和LEL传感器类似。当被测气体不存在时,MOS传感器的PN结电阻最大。当被测气体浓度增大时,PN结电阻随之变小。这种变化和气体浓度呈非线性关系。气体浓度低的时候,灵敏度高,浓度高的时候,灵敏度低。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dR/dC。式中R为PN结电阻大小,C为气体浓度。

 

非色散红外传感器(简称NDIR)的信号形式是电压输出。当被测气体不存在时,输出电压峰峰值最大。当被测气体浓度增大时,输出电压峰峰值随之变小。但这种变化不是和气体浓度呈线性关系,而是遵循朗伯比尔定律。浓度低的时候,灵敏度大,浓度高的时候,信号的灵敏度会变小。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dV/dC。式中V为信号峰峰值,C为气体浓度。

 

光离子化传感器(简称PID)的信号形式是电流输出。当被测气体不存在时,输出电流接近于零。当被测气体浓度增大时,输出电流随之增大。这种变化不是和气体浓度呈线性关系,浓度低的时候,灵敏度高,浓度高的时候,灵敏度低。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dI/dC。式中I为电流信号大小,C为气体浓度。

 

下一期将介绍影响气体传感器读数的其它因素。

20171016   查看详情>>
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