跟着石油化学工业的成长，易燃、易爆、有毒气体的种类和应用范围都获得了增长。这些气体在临盆、运输、应用过程一一旦产生泄漏，将会激发中毒、火警甚至爆炸变乱，严重伤害人平易近的生命和Ｒ当安然。因为气体本身存在的扩散性，产生泄漏之后，在外部风力和内部浓度梯度的感化下，气领会沿地外面扩散，在变乱现场形成燃烧爆炸或伤害危险区，扩大年夜伤害区域。例如，1995年7月，四川省成都会化工总厂液氯车间产生氯气泄漏，当场造成3人逝世亡，6人受伤，仅约一小时阁下，市区范围数十平方公里范围内都能闻到刺激性的氯气味。是以，这类变乱具有突发性强、扩散敏捷、救济难度大年夜、伤害范围广等特点。一旦产朝气体泄漏变乱，必须尽快采取响应办法进行处理，才能将变乱损掉降低到最低程度。及时靠得住地探测空气中某些气体的含量，及时采取有效办法进行解救，采取精确的处理办法，削减泄漏激发的变乱，是避免造成重大年夜家当和人员伤亡的须要前提。这就对气体的检测和监摆设备提出了较高的请求。作为一种重要的气体探测器，气体传感器近年来获得了很大年夜的成长。气体传感器的成长使得其应用越来越广泛。本文介绍了气体传感器的成长情况及在气体泄漏变乱处理中的应用前景。

1 气体传感器

国外大年夜30年代开端研究开辟气体传感器。以前气体传感器重要用于煤气、液化石油气、天然气及矿井中的瓦斯气体的检测与报警，今朝须要检测的气体种类由本来的还原性气体(H2,C4H10,CH4)等扩大到毒性气体(CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。

气体传感器种类繁多。按所用气敏材料及气敏特点不合，可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等。

1.1 半导体气体传感器


这种传感器重要应用半导体气敏材料。自负年夜1962年半导体金属氧化物气体传感器问世以来，因为具有灵敏度高、响应快等长处，获得了广泛的应用，今朝已成为世界上产量最大年夜、应用最广的传感器之一。按照检测气敏特点量方法不合分为电阻式和非电阻手站种。
应用高分子气敏材料的气体传感器近年来获得了很大年夜的成长。高分子气敏材料在碰到特定气体时，其电阻、介电常数、材料外面声波传播速度和频率、材料重量等物理机能产生变更。重要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸、聚异丁烯、氨基十一烷基硅烷等。高分子气敏材料因为具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微构造传感器和声外面波器件相结合，在毒性气体和食物鲜度等方面的检估中具有重要感化。根据所用材料的气敏特点，这类传感器可分为：经由过程测量气敏材料的电阻来测量气体浓度的高分子电阻式气体传感器；根据气敏材料接收气体时形成浓差电池，测量电动势来肯定气体浓度的浓差电池式气体传感器；根据高分子气敏材料接收气体后声波在材料外面传播速度或频率产生变更的道理制成的声外面波气体传感器；以及根据高分子气敏材料接收气体后重量变更而制成的石英振子式气体传感器等。高分子气体传感器具有对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且构造简单，能在常温下应用，可以弥补其它气体传感器的不足。
电阻式半导体气体传感器是经由过程检测气敏元件随气体含量的变更情况而工作的。重要应用金属氧化物陶瓷气敏材料。跟着近年来复合金属氧化物、混淆金属氧化物等新型材料的研究和开辟，大年夜大年夜进步了这种气体传感器的特点和应用范围。例如：WO3气体传感器可检测NH3的浓度范围为5 ppm～50 ppm,ZnO-CuO气体传感器对200 ppm的CO异常敏感。

非电阻式半导体气体传感器是应用气敏元件的电流或电压随气体含量而变更的道理工作的。重要有MOS二极管式和结型二极管式，以及场效应管式气体传感器。检测气体大年夜多为氢气、硅烷等可燃气体。

1.2固体电解质气体传感器

固体电解质气体传感器应用固体电解质气敏材料做气敏元件。其道理是气敏材料在经由过程气体时产生荡子，大年夜而形成电动势，测量电动势大年夜而测量气体浓度。因为这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，获得了广泛的应用，几乎打入了石化、环保、矿业等各个范畴，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。如测量H2S的YST-Au-WO3、测量NH3的NH+4CaCO3等。

1.3接触燃烧式气体传感器


可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧手站种。其工作道理是：气敏材料在通电状况下，可燃性气体氧化燃烧或在催化剂感化下氧化燃烧，产生的热量使电热丝升温，大年夜而使其电阻值产生变更，测量电阻变更大年夜而测量气体浓度。这种传感器只能测量可燃气体，对不燃性气体不敏感。例如，在Pt丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器，具有广谱特点，即可以检测各类可燃气体。接触燃烧式气体传感器在情况温度下异常稳定，并能对爆炸下限的绝大年夜多半可燃性气体进行检测，广泛应用于石油化工厂、造船厂、矿井地道、浴室、厨房等处的可燃性气体的监测和报警。

1.4 高分子气体传感器


2 气体传感器的成长偏向

今朝，国表里对新的气敏材料和蔼体传感器的研究异常活泼，其重要研究和成长偏向重要集中在以下几点：


起首，开辟新的气敏材料。重要办法是在传统的半导体气敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中掺杂一些元素，今朝有很多这方面的研戒备道；其次是研制和开辟复合型和混淆型半导体气敏材料和高分子气敏材料，使这些材料对不合气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。

NH=0 火警时除一般可燃物危险外，短期接触没有其它危险的物质。
别的，开辟新的气体传感器，应用新材料、新工艺和新技巧，对气体传感器的机理做进一步研究，使传感器加倍微型化和多功能化，并具有机能稳定、应用便利、价格低廉等特点。

同时，进一步采取计算机技巧实现气体传感器的智能化。气体传感器和计算机技巧相结合，出现了智能气体传感器--电子鼻。国表里已成功开辟了辨别和检测食物、喷鼻料等的电子鼻。研制开辟新型仿朝气体传感器-仿生电子鼻是将来气体传感器成长的重要偏向。
3 气体传感器在气体泄漏变乱处理中的应用
3.1用于可燃气体监测报警

今朝，气敏材料的成长使得气体传感器的灵敏度高、机能稳定、构造简单、体积小、价格便宜，并进步了传感器的选择性和敏感性。现有的燃气报警器，多采取氧化锡加贵金属催化剂气敏元件，但选择性差，并且因催化剂中毒而影响报警的精确性。半导体气敏材料对气体的敏感性与温度有关。常温下敏感度较低，跟着温度的升高，敏感度增长，在必定温度下达到峰值。因为这些气敏材料在须要在较高温度下(一般大年夜于100℃)达到敏感度最好，这不仅要消费额外的加热功率，还会激发火警。


将气体传感器安装在易燃、易爆、有毒有害气体的临盆、储运、应用等场合中，及时检测气体含量，及早发明泄漏变乱。并将气体传感器与保护系统联动，使保护体系在气体达到爆炸极限前动作，将变乱损掉控制在最低。同时，气体传感器的小型化和价格的降低，使之进入家庭成为可能。

3.2 在气体检测及变乱处理中的应用

3.2.1检测气体种类及特点

在气体泄漏变乱产生后，变乱处理将环绕采样检测、肯定当心区域、组织危险区域内群众撤离、抢救中毒人员、堵漏、洗消等方面展开。进行处理的第一个方面应当是尽量削减泄漏对人员的伤害，这就请求懂得泄漏气体的毒性。气体的毒性指泄漏使物质可以或许捣乱人们机体的┞俘常反竽暌功，因而降低人在变乱中制订对策和减轻伤害的才能。美国消防协会将问导誓毒性分为以下几类：

N英国沃森H=1 短期接触可引起刺激，致人稍微伤害的物质。
NH=3 短期接触可致人严重的临时或残留伤害。
NH=4 短暂接触也能致人逝世亡或严重伤害。[ZK)]
NH=2 高浓度或短期接触可致人临时掉去才能或残留伤害。
注：以上毒性系数N\-H值只是用来表示人体受害的程度，不克不及用于工业卫生和情况的评价。

因为有毒气体可经由过程人的呼吸体系进入人体造成伤害，在处理有毒气体泄漏变乱时的安然防护必须敏捷完成。这就请求变乱处理人员在达到变乱现场后，在最短的时光内可以或许懂得气体的种类、毒性等特点。

将气体传感器阵列与计算机技巧相结合，构成智能气体探测体系，可以或许做到敏捷精确辨认气体种类，大年夜而测出气体的毒性。智能气体传感体系由气敏阵列、旌旗灯号处理体系和输出体系构成。采取多个具有不号绫囚感特点的气敏元件构成阵列，应用神经收集模式辨认技巧对混淆气体进行气体辨认和浓度监测。同时，将常见有毒、有害、易燃气体的种类、性质、毒性输入计算机，并根据气体的性质编制变乱处理预案输入计算机。当泄漏变乱产生后，智能气体探测体系将按下面法度榜样工作：
进入现场→吸附气体样品→气敏元件产生旌旗灯号→计算机辨认旌旗灯号→计算机输出气体种类、性质、毒性及处理筹划

因为气体传感器的灵敏度较高，在气体浓度很低的时刻就可以进行检测，而不必深刻变乱现场，以避免不懂得情况而造成不须要的伤害。应用计算机处理，以上过程可以敏捷完成。如许，可以敏捷精确地采取有效的防护办法，实施精确的处理筹划，将变乱损掉降低到最低程度。别的，因为体系中存储常见气体的性质及处理预案等信息，如不雅知道泄漏变乱中气体的种类，可直接在这套体系中萌芽气体性质和处理筹划。

3.2.2寻找泄漏点

当泄漏变乱产生后，敏捷寻找泄漏点，采取恰当的堵漏办法是防止变乱进一步扩大年夜的须要前提。在有些情况下，因为管线较长、容器较多、泄漏点较隐蔽等原因，特别是泄漏较轻时，泄漏点的寻找比较艰苦。因为气体的扩散性，气体安闲器或管线中泄漏出今后，在外部风力和内部浓度梯度的感化下，开端向四周扩散，即离泄漏点越近，气体的浓度越高。根据这一特点，应用智能气体传感器可解决这一问题。与检测气体种类的智能传感体系不合的是，这种体系的气敏阵列选用若干敏感性部分重叠的气敏元件构成，使传感体系对某一种气体的敏感性加强，应用计算机处理气敏元件的旌旗灯号变更，可以很快检测出气体的浓度变更，然后根据气体浓度变更找到泄漏点。

气体传感器的成长解决了这一问题。例如，氧化铁系气敏陶瓷所制的气体传感器，不须要添加贵金属催化剂就可造成灵敏度高、稳定性好、具有必定选择性的气体传感器。降低半导体气敏材料的工作温度，大年夜大年夜进步它们在常温下的灵敏度，使其能在常温下工作。今朝，除了常用的单一金属氧化物陶瓷外，又开辟了一些复合金属氧化物半导体气敏陶瓷和混淆金属氧化物气敏陶瓷。
今朝，气敏元件集成化使传感器体系的微型化成为可能。例如，日本松下公司研制的一种集成化超微粒传感器，可探测氢气、甲烷等气体，集中在2 mm见方的硅片上。同时，计算机技巧的成长可以使这种体系的探测速度更快。是以，可以开辟小型易于携带的智能传感器体系。将这一体系和合适的图像辨认技巧相结合，应用遥控技巧可以使它主动进入隐蔽空间、有毒有害等人员不宜进入的地点工作，查找泄漏点的地位。

4 停止语

开辟新的气体传感器，特别是开辟和完美智能气体传感体系，使之可以在气体泄漏变乱中起到报警、检测、辨认、智能决定计划等方面的感化。大年夜大年夜进步气体泄漏变乱处理的工作效力和安然性，对于控制变乱损掉具有重要的感化。如今，气体传感器的研究和开辟异常活泼，新的气敏材料赓续出现，气体传感器的智能化也获得了必定成长。信赖在有关科研人员的赓续尽力下，将会有技巧加倍成熟的智能气体传感体系，在气体泄漏变乱处理中的应用将会加倍广泛。(end)