催化燃烧型甲烷传感器的研究.pdf

传感器与仪器仪表 文章编号：1008-0570(2007)01—1—0177—吆 催化燃烧型甲烷传感器的研究 THE coMBUSTIONCH4SENSOR STUDYoN CATALYST oF (1．北方民族大学．2舡苏大学)丁黎明1赵景波2 DINGLIMINGZHAOJINGBO 摘要：在分析传统催化燃烧型甲烷传感器的基础上，实验验证了催化燃烧原理，并设计了基于脉冲式恒温供电技术和闭环反 馈系统的恒温检测桥路。通过实验得到了良好的效果。 关键词：催化燃烧；甲烷传感器；脉冲 中图分类号：11”12．53 文献标识码：A Abstract：Whenthe combustionofCH4 validatethetheoremofthe the catalyst sensor，we catalystcombustion，anddesign stuaying constant detectionconnectionbasedontheconstant andthe con·· temperaturepower technologyclose·—loop temperaturebridge supply trol control the S thatthetheoremisvalidated end，it7 system(feed-backsystem)．In proved ulteriorly． Keywords：catalyst,CH4sensor,pulse 必须让元件在燃烧状态工作，这就是我们必须要解决的关键。 引言 我们做了这样一个试验。在黑暗的环境中，往试验杯中通 检测瓦斯最有效最经济的方法是催化燃烧方法．即把催化 以10％浓度的甲烷气样(9．5％浓度的瓦斯气体具有最强烈的 剂氧化钯黑涂在测量元件表面，再配以物理性能相同的参比元 爆炸特性)，接通测量桥路电源，让元件进入催化反应状态，检 件组成测量电桥(黑白元件)。两只元件用铂丝加热到摄氏400测元件在瓦斯和氧气的反应下立刻发出明亮的光辉；这时立即 度，当空气中含有可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，在 切断桥路电源。但是催化反应并没有停止，催化反应产生的热 元件表面发生催化反应，使温度上升。通过测量两只元件的温 量还会维持燃烧．这种燃烧的能量来源于甲烷与氧气的反应， 差就能判断出瓦斯的含量。由于催化元件在检测可燃性气体方 这就是虽然断电保护，但仍然不能有效杜绝“激活”的原因。 面有着电路简单、可靠、廉价等许多的优越性能，在全国煤矿安 2甲烷传感器催化元件的高浓冲击问题 全检测领域得到了广泛应用。催化燃烧型瓦斯检测仪器是当前 煤矿中使用最广泛、最普遍的瓦斯检测仪器。是煤矿用来监视 催化元件测量高浓甲烷时，因甲烷挤占了空气中的氧气， 矿井瓦斯动态的有效工具。 使催化反应不但没有加强。反而随着浓度增加而下降，浓度越 但是，载体催化元件有个致命的缺陷，就是只能测量4％ 高测量值反而越小。实际应用中这种特性存在着极大危险，这 浓度以下的甲烷气体，当空气中的瓦斯浓度值超过4％后，元 就是长期困扰人们的二值性误测问题。 件就会发生“激活”现象造成永久损坏．使测量范围被局限在很 解决二值性问题的关键是如何确定仪器的取值区间，不同 有限的区间里。如果能