氣體檢測中物理原理的運用分析

朱振一

摘 要：氣體檢測對保證工業生產安全、人們身體健康有著重要意義。當前，新型氣體檢測方法不斷增多，提高了不同氣體檢測的精度。文章重點對氣體檢測中物理原理的運用進行分析。

關鍵詞：物理教學;氣體檢測;物理原理;運用分析

中圖分類號：G633.7文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2019）15-0064-01

很多有害氣體都具有較強的擴散性，一旦發生泄露問題，在外部風力、內部濃度梯度的作用下，有害氣體就會沿著地表飛速擴散，造成嚴重的影響。如果出現有害氣體泄露問題，必須要快速處理，降低氣體泄露帶來的危害。為了能夠避免氣體泄露等問題，加強氣體檢測工作尤為重要。下面對氣體檢測中物理原理的運用進行論述。

一、可燃性氣體檢測

其一，物理原理。采用可燃氣探測器能夠對單一或多種可燃性氣體進行檢測。催化型可燃氣體探測器主要是根據難熔金屬加熱之后電阻產生變化，從而測量氣體濃度。如果氣體進入到探測器中，其鉑絲表面會產生化學反應，產生的熱量導致鉑絲溫度提高，就會改變其電阻率。紅外光學探測器主要是采用紅外傳感器對紅外光源進行吸收，從而檢測現場環境中碳氫類可燃性氣體的含量。

其二，運用分析。結合氣體檢測系統的實際功能標準，在實際應用中需要配合主控電路、LCD顯示屏、串口通信電路、傳感器電路等。主控制器作為整個系統的核心，可以通過編寫程序實現對各個部分的智能操控。傳感器可以通過檢測可燃氣體濃度，并將所采集的數據信息傳輸到單片機中進行處理。串口通信可以讓計算機和檢測裝置相連，把每日記錄中的甲烷濃度數值傳輸到計算機中，進行統一管理。如果檢測到可燃氣體超標，則報警系統會自動發出警報，提醒相關人員盡快檢修。

二、一氧化碳氣體檢測

其一，物理原理。檢測系統主要由氣體傳感器、線性補償器、放大器、電壓與電流傳感器構成。在實際使用中，可通過使用直流穩壓電源為整個檢測系統提供電能。之后氣體轉換器將所檢測出的濃度轉化成為電壓信號，但是電壓信號較弱，這就需要配置放大器、補償器。由于在氣體檢測中需要長距離傳輸信號，因此會使用電壓電流轉換器把電壓信號轉化成為電流信號進行輸出，在最終處理之前將電流信號通過轉換器再次轉回電壓信號。

其二，運用分析。一氧化碳檢測儀器主要包含微控制器、一氧化碳傳感器、聲光報警、鍵盤控制電路、顯示屏、A/D轉換器等。在氣體檢測系統開機運行之后，可以實現對自身系統進行檢測，之后讀取單片機EPROM的零點值、斜率值、報警值等，對一氧化碳傳感器傳輸的信號采樣，通過濾波處理器對采用數據進行處理，將所處理的信息數據進行運算、轉換，并判定是否超出報警設定值，根據對比值做出相應的動作，顯示實際一氧化碳的濃度值。報警電路由聲、光、振動報警電路構成，還有發光二極管、低電壓蜂鳴器、震動泵等元器件，這些元器件主要受PIC單片機端口控制。在運行中，采用分時供電形式，就是利用單片機對電源通斷性能進行控制，也就是說在濃度達到了設置數值時才供電。采用單片機還可以控制周期信號，實現振蕩器的起停，而振蕩器所輸出的信號可以控制發光二極管、蜂鳴器。

三、二氧化碳氣體檢測

其一，物理原理。植物光合作用主要利用二氧化碳，所以二氧化碳檢測技術在農業大棚領域中的應用十分廣泛。二氧化碳氣體檢測技術非常多：第一，紅外二氧化碳傳感器。此技術主要是利用非色散紅外原理對空氣中的二氧化碳進行測量，在應用中具有良好的選擇性，也可以應用在爆炸性氣體、可燃性氣體等的檢測中。第二，催化二氧化碳技術。該技術主要是檢測現場二氧化碳濃度，并將其轉化為標準電流進行信號輸入、輸出。第三，熱傳導二氧化碳傳感器。該技術主要是根據不同氣體的熱導系數不同，隨著熱導系數變化氣體含量也產生變化，從而實現檢測工作。該項技術設施有檢測元件和補償元件，通過兩個電橋臂分析整個系統的電壓變量，電壓與氣體濃度成正比關系，補償元器件可以對溫度檢測起到補償作用。除了能夠檢測二氧化碳氣體濃度，還可以有效檢測液化氣、煤氣、天然氣等可燃性氣體。

其二，運用分析。紅外吸收二氧化碳氣體技術主要是采用了氣體吸收光譜，根據不同物質產生的檢測差異，得到動態數值。不同氣體分子化學結構不同，因此波長紅外輻射吸收程度也不同。采用不同波長紅外輻射對同一個物體進行照射時，部分波長輻射會被物質吸收逐漸變弱，生成紅外吸收光譜。掌握了物質的吸收光譜，則可以得到該物質在紅外區的吸收峰。如果一個吸收峰位置的吸收強度不同，則代表物質體積不同，二者成正比關系。因此，通過研究二氧化碳對光波長、強度的影響即可得出最終的氣體體積分數。紅外探測器作為一種薄膜電容，在吸收一定量的紅外能量后，其氣體溫度也會隨著紅外輻射量增加而提升，室內壓力會增加，電容值增加代表二氧化碳體積增大。

綜上所述，隨著我國科學技術的不斷發展，為了保證大氣環境、工業生產環境安全，需要不斷加強對氣體檢測技術的研究。對于有害氣體檢測技術，必須要確保檢測效率和精度，才能夠發揮氣體檢測技術的效能，保證空氣環境健康、安全。

參考文獻：

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