cd4气体测量方法

‘壹’ 甲烷检测仪的检测方法有哪些

甲烷检测仪是一种检测甲烷浓度的仪器，是沼气建设中国家重点支持配置的仪器。甲烷检测仪在村级服务网点的应用主要包括：沼气池项目验收，沼气池故障诊断，沼气灶具故障诊断，沼气池和沼气管路气体泄露检测，沼气池维修。其中前三者的目的是测量高浓度（40%～80%）的甲烷，后两者主要测量低浓度（0～5%为甲烷的低爆炸极限）的甲烷，因此合理选择沼气分析仪，对于沼气池验收、病池诊断、灶具故障诊断、管路泄露检测等具有重要意义。

沼气成分分析以及沼气泄露报警的检测方法主要有：热催化燃烧方法、热导元件方法和红外测量方法。

（1）热催化燃烧方法

检测甲烷泄露最有效、最经济的方法是催化燃烧（黑白元件）方法。两只元件用铂丝加热到400℃，当空气中含有可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，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差就能判断出甲烷的含量。但是，载体催化元件有个致命缺陷，只能检测浓度为4%以下的甲烷气体，当空气中的瓦斯浓度超过5%时，元件就会发生“激活”现象，造成永久损坏。

（2）热导元件方法

不同气体的导热系数存在差别，热导元件检测方法就是根据气体的这一特性，来确定气体的体积浓度。沼气的主要成分是甲烷和CO₂，被测沼气的导热系数由甲烷和CO₂共同决定。对于彼此之间无相互作用的多组分气体，其导热系数可近似地认为是各组分导热系数按组成含量的加权平均值。根据沼气的导热系数与各组分导热系数之间的关系，可实现沼气成分的多组分气体的含量分析。但是该传感器对于低浓度测量有很大局限性，低于5%的甲烷无法测量，如果用于泄露报警将会造成很大的误差。

（3）红外测量方法

异种原子构成的分子在红外线波长区域具有吸收光谱，其吸收强度遵循朗伯—比尔定律。当对应某一气体吸收波长特征的光波通过被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关。由于红外沼气分析方法采用物理原理，分析气体不与传感器发生反应，因此寿命很长，可以达到10年以上。该类型传感器不仅可以用于沼气泄露的低浓度报警，也可以用于高浓度的沼气成分测量。

在选择配置时需要考虑仪器的仪器功能、仪器质量保障体系、使用寿命等因素。在利用红外、热导、热催化原理的甲烷检测仪器中，可优先选择红外方法的仪器。如果仅测量沼气成分或者检测泄露，可以考虑基于热导和热催化原理的仪器。

‘贰’ 气体检测的方法都有哪些

气体检测的方法很多，目前在工业领域都是通过气体传感器进行气体检测，通常基于以下几种原理：
1. 催化燃烧传感器：一般针对可燃性气体，如烷类、醇类等，传感器消耗电流较大，其内部需要保持高温，气体在高温下被催化燃烧，从而使传感部件的电阻发生变化。测量精度可以达到1%LEL（爆炸下限）
2 电化学原理：通过气体与电解液的反应，在电极上产生微弱电流，一般针对CO\H2S\SO2\CL2\NH3\NO\NO2\COCL2\HCN等毒性气体，电化学传感器的气体选择性不是很强，一般都会有交叉反应。常用的CO/H2S传感器价格比较便宜（价格为几十元到上百元）。普通电化学传感器测量精度可以达到ppm级别，四电极电化学传感器测量精度可以达到ppb级别(价格为数千元，较昂贵)
3 红外光学：CH4\CO2等对某一波段的红外光有吸收能力，通过吸收程度的不同计算气体的浓度（民品价格为100元左右，工业品价格为数百到数千元）
4. PID法：PID是采用一个紫外灯来离子化样品气体，从而检测VOC气体的浓度。当样品分子吸收到高紫外线能量时，分子被电离成带正负电荷的离子，这些离子被电荷传感器感受到，形成电流信号。（工业品价格为数百到数千元）
5. 气相色谱/质谱（GC/MS）：具有较好的气体选择性，价格较为昂贵，一般为数万到数十万元。
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‘叁’ 四合一气体检测仪使用方法

在使用四合一气体检测仪之前先得按下电源按钮，等待气体检测仪完成开机自检，听到蜂鸣器声音之后即可正常操作使用，在检测气体的时候，用户一定要注意等到所检测的气体读数稳定之后才可记录气体浓度的数值。

‘肆’ 有毒有害气体的检测是怎么实现的

有毒有害气体的检测方法一般有如下几种：

一、有毒有害气体检测方法之【气相色谱法】

气相色谱法适用于氢气、氧气、氮气、氩气、氦气、一氧化碳、二氧化碳等无机气体，甲烷、乙烷、丙烯及C3以上的绝大部分有机气体的分析。气相色谱仪主要由气路系统、进样系统、柱恒温箱、色谱柱、检测器和数据处理系统等组成。 用气相色谱法分析标准气体，要想获得准确可靠的分析结果，首先必须建立分析方法，选择合适的操作条件和操作技术。

二、有毒有害气体检测方法之【 非色散红外分析法】

非色散红外气体分析器是利用不同的气室和检测器测量混合气体中的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙炔等组分的含量。非色散红外气体分析器主要由红外光源、试样室、滤波器、斩波器、检测器、放大器及数据显示装置组成。

三、有毒有害气体检测方法之微量氧分析仪】

微量氧分析仪：在高纯气体的分析中，几乎所有的高纯气体中都要求准确测定其中微量氧的含量。由于大气中含有大量的（21%）氧，准确测定高纯气体中微量氧乃至痕量氧，是气体分析中的难点之一。

四、有毒有害气体检测方法之【化学发光法】

化学发光法是利用某些化学反应所产生的发光现象对组分进行分析的方法，具有灵敏度高，选择性好，使用简单方法、快速等特点。适用硫化物、氮氧化物、氨等标准气体的分析。

五、有毒有害气体检测方法之【微量水分析仪】

量水分也是评价高纯气体质量的主要指标之一。几乎所有的高纯气体都对水分有严格的要求，准确测量和严格控制高纯气体中水分含量，才能保证高纯气体的质量。

‘伍’ 如何测空气中一氧化碳浓度

目前普遍采用的是电化学的检测方法。

最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到了20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。目前，为保护人身安全起见，各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。

工作原理

电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。

气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是憎水屏障，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。

穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。

通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。

在实际中，由于电极表面连续发生电化发应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。

参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。

电化学传感器包含以下主要元件：

A. 透气膜（也称为憎水膜）：透气膜用于覆盖传感（催化）电极，在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子量。此类屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。这类传感器称为镀膜传感器。或者，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆盖，而用毛管控制到达电极表面的气体分子量。此类传感器称为毛管型传感器。除为传感器提供机械性保护之外，薄膜还具有滤除不需要的粒子的功能。为传送正确的气体分子量，需要选择正确的薄膜及毛管的孔径尺寸。孔径尺寸应能够允许足量的气体分子到达传感电极。孔径尺寸还应该防止液态电解质泄漏或迅速燥结。

B. 电极：选择电极材料很重要。电极材料应该是一种催化材料，能够执行在长时间内执行半电解反应。通常，电极采用贵金属制造，如铂或金，在催化后与气体分子发生有效反应。视传感器的设计而定，为完成电解反应，三种电极可以采用不同材料来制作。

C. 电解质：电解质必须有够促进电解反应，并有效地将离子电荷传送到电极。它还必须与参考电极形成稳定的参考电势并与传感器内使用的材料兼容。如果电解质蒸发过于迅速，传感器信号会减弱。

D. 过滤器：有时候传感器前方会安装洗涤式过滤器以滤除不需要的气体。过滤器的选择范围有限，每种过滤器均有不同的效率度数。多数常用的滤材是活性炭，如图5所示。活性炭可以滤除多数化学物质，但不能滤除一氧化碳。通过选择正确的滤材，电化学传感器对其目标气体可以具有更高的选择性。

电化传感器的制造方法多种多样，最终取决于要检测的气体和制造商。然而，传感器的主要特性在本质上非常相似。以下介绍电化传感器的一些共同特性：

1．在三电极传感器上，通常由一个跳线来连接工作电极和参考电极。如果在储存过程中将其移除， 则传感器需要很长时间来保持稳定并准备使用。某些传感器要求电极之间存在偏压，而且在这种情况下，传感器在出厂时带有九伏电池供电的电子电路。传感器稳定需要30分钟至24小时，并需要三周时间来继续保持稳定。

2．多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。传感器背面有一个通气孔以达到该目的。建议在使用非氧气背景气应用场合中与制造商执行复检。

3．传感器内电池的电解质是一种水溶剂，用憎水屏障予以隔离，憎水屏障具有防止水溶剂泄漏的作用。然而，和其它气体分子一样，水蒸汽可以穿过憎水屏障。在大湿度条件下，长时间暴露可能导致过量水分蓄积并导致泄漏。在低潮湿条件下，传感器可能燥结。设计用于监控高浓度气体的传感器具有较低孔率屏障以限制通过的气体分子量，因此它不受湿度影响，和用于监控低浓度气体的传感器一样，这种传感器具有较高孔率屏障并允许气体分子自由流动。

压力与温度
电化学传感器受压力变化的影响极小。然而，由于传感器内的压差可能损坏传感器，因此整个传感器必须保持相同的压力。电化学传感器对温度也非常敏感，因此通常采取内部温度补偿。但最好尽量保持标准温度。
一般而言，在温度高于25°C时，传感器读数较高；低于25°C时，读数较低。温度影响通常为每摄氏度0.5%至1.0%，视制造商和传感器类型而定。

选择性
电化学传感器通常对其目标气体具有较高的选择性。选择性的程度取决于传感器类型、目标气体以及传感器要检测的气体浓度。最好的电化学传感器是检测氧气的传感器，它具有良好的选择性、可靠性和较长的预期寿命。其它电化学传感器容易受到其它气体的干扰。干扰数据是利用相对较低的气体浓度计算得出。在实际应用中，干扰浓度可能很高，会导致读数错误或误报警。

预期寿命
电化学传感器的预期寿命取决于几个因素，包括要检测的气体和传感器的使用环境条件。一般而言，规定的预期寿命为一至三年。在实际中，预期寿命主要取决于传感器使用中所暴露的气体总量以及其它环境条件，如温度、压力和湿度。

小结
电化学传感器对工作电源的要求很低。实际上，在气体监测可用的所有传感器类型中，它们的功耗是最低的。因此，这种传感器广泛用于包含多个传感器的移动仪器中。它们是有限空间应用场合中使用最多的传感器。
传感器的预期寿命由其制造商根据他们认为正常的条件进行预测。然而，传感器的预期寿命很大程度上取决于环境污染、温度及其暴露的湿度。

典型的电化学传感器的规格

传感器类型：2或3电极，通常为3电极

范围：可允许暴露极限的2-10倍

预期寿命：正常为12至24个月，取决于制造商与传感器

温度范围：–40°C至+45°C

相对湿度：15-95%，无凝露

响应时间：< 50秒

长期偏移：每月下移2%

‘陆’ 怎样用物理天平测量气体密度

1.
用天平和量筒测量气体的密度

凡是不溶于水的气体，都可借助排水集气法，用天平、量筒测得其密度，其准确度取决于天平的感量和量筒的最小刻度．

测量方法：

(1)取一球胆（或皮囊）接一根带夹子的胶管，盛满气体后，用天平称出其质量m1．

(2)用如图的装置，用力挤压球胆，用排水集气法在量筒中收集气体．集气完毕后，拧紧夹子．上下移动量筒，使其内外水平面一样高，以保证气体压强为1个大气压强，然后由量筒刻度读出气体体积V．

(3)称出余下气体和球的质量m2，则气体的质量为m1-m2．

(4)代入公式计算气体在1大气压下的密度

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2.气体的密度怎样测？介绍了以下测量方法：用天平，100ml量筒，水。
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100ml水的质量为100克，没有空气的空量筒质量为（b—100）克，100ml空气的质量为
（a—b+100）克，所以空气的密度为：ρ=（a—b+100）克/0。1升。
可在实际的测量中，我记录了如下的测量数据；
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测出空气的密度为7克/升，而空气的实际密度为1。29克/升，误差为6倍多。为什么误差有这么大呢？
原来用的天平能测量的最少值为0。2克，而应该用能测量0。01克的天平，可能误差就会少些。