CN107727731A - 一种高寿命光离子气体探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高寿命光离子气体探测器，包括外壳，所述外壳内具有气室、半导体传感器、电路处理单元以光离子传感器，所述气室的第一次设置有出气口及进气孔，所述气室的第二侧为所述外壳，所述气室的第三侧为所述光离子传感器，所述气室的第四侧为所述半导体传感器，所述光离子传感器不产生热能，半导体具有热辐射效应，与所述光离子传感器产生温差，使内部所述气室实现空气流动，由所述进气孔进入的低温气体加热后流经所述光离子传感器被所述外壳降温后由所述出气口流出。本发明可通过开关UV灯有效延长的光离子传感器的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，更具体说，涉及一种高寿命光离子气体探测器。
背景技术
通常在工业环境中气体探测器已经是必不可少的标准设备，一般这种气体探测器可检测某种气体的浓度并显示出来。苯、VOC等挥发性有机物对人体造成的伤害逐渐被重视起来，目前比较适合作业现场连线检测这类物质的方法是使用光离子传感器或半导体传感器进行监测。
光离子传感器工作时，真空紫外灯发射的高能光子照射进入电离室的有机分子，如果该有机物的电离能小于光子能量，其部分分子即被电离：
VOC+hν→VOC++e-。
被电离的VOC离子与气体浓度、紫外灯光子能量和紫外灯输出强度有关。
半导体传感器以半导体为敏感材料，在各种物理量的作用下引起半导体材料内的载流子浓度或分布发生变化，通过这些物理量变化来判别气体。为提高检测气体的灵敏度，一般需要加热以加快反应(200～450℃)。
目前这两种传感器各存在几个问题：
1、光离子传感器分辨率高，量程范围大，特别适合精确测量。
2、光离子UV灯寿命短，价格高，通常只有5000-1000小时(约1年)。
3、光离子能量大，被电离后的离子容易使油污、灰尘等物质附着在电极、UV灯窗口及聚四氟隔离层上，通常这仅会影响灵敏度，但如果此时湿度增加，水汽与附着物混合的电阻降低，在高压电场的影响下出现漏电现象，使传感器大幅零漂，误报警。
4、光离子传感器电离平衡时，如果不将基板上的离子物质移除，不会产生新的电流，即基板没有气体流动，是无法检测出较低浓度的气体，所以通常需要与气泵联合使用，而长寿气泵的价格通常也是非常高昂的。
半导体传感器零漂大，整个检测范围内灵敏度非线性，小量程无法分辨是否是噪声影响，适合测漏检测。
因此，如何将上述问题加以解决，即为本领域技术人员的研究方向所在。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种高寿命光离子气体探测器，以解决上述现有技术中所存在的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种高寿命光离子气体探测器，包括外壳，所述外壳内具有气室、半导体传感器、电路处理单元以光离子传感器，所述气室的第一侧设置有出气口及进气孔，所述气室的第二侧为所述外壳，所述气室的第三侧为所述光离子传感器，所述气室的第四侧为所述半导体传感器，所述光离子传感器不产生热能，所述半导体传感器具有热辐射效应，与所述光离子传感器产生温差，使内部所述气室实现空气流动，由所述进气孔进入的低温气体加热后流经所述光离子传感器被所述外壳降温后由所述出气口流出。
较佳的实施方式，所述光离子传感器具有UV灯、偏置电极及检测电极。
较佳的实施方式，所述UV灯D100产生10.6ev能量的光子，波长为116.5nm，用于将有毒有害气体电离。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.通过开关UV灯有效延长的光离子传感器的寿命。
2.通过降低平均UV灯的辐射强度，减少吸附物质的总量。
3.通过半导体传感器加热，及空气流动，减少吸附物质的吸附总量。
附图说明
图1是一种高寿命光离子气体探测器模块示意图；
图2是一种高寿命光离子气体探测器流程示意图。
附图标记说明：A100-外壳；A101-气室；A102-出气口；A103-进气孔；B100-半导体传感器单元；C100-电路处理单元；D100-光离子传感器的UV灯；D101-光离子传感器的偏置电极；D102-光离子传感器的检测电极；E100-光离子气体探测器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，为本发明一种高寿命光离子气体探测器模块示意图；本发明的一种高寿命光离子气体探测器E100包括外壳A100，外壳A100内具有气室A101、半导体传感器B100、电路处理单元C100以及光离子传感器，其中，气室A101的第一侧设置有出气口A102以及进气孔A103，即图1中气室A101的下侧，气室A101第二侧为外壳A100部分，第三侧及第四侧分别设置光离子传感器及半导体传感器B100。即光离子传感器、半导体传感器B100、外壳A100以及进气孔A103、出气口A102围成的气室A101，并且，光离子传感器在上方，几乎不产生热能，半导体传感器B100在侧方，光离子传感器具有UV灯D100、偏置电极D101及检测电极D102，UV灯D100可以产生10.6ev能量的光子，波长约为116.5nm，通常这个能量级大于大多数有毒有害气体，可以使这些气体有效电离。
气室A101第二侧为外壳A100部分是保持相对低温，与半导体传感器B100相对高温对应。由于两部分有温度差，在气室A101形成气流，由进气孔A103进入的低温气体加热后流经光离子传感器被外壳A100降温后由出气口A102流出。
本发明是将光离子传感器与半导体传感器B100相结合，光离子传感器作为主信号输出传感器用于鉴别当前气体的准确浓度，半导体传感器作为辅助传感器，在光离子传感器UV灯D100关闭时检测环境气体的变化，当超出阈值后启动UV灯D100，该阈值可以进行设定，一般是报警设定值的10％-25％。并且，通过适合的传感器布局，即光离子传感器、半导体传感器B100、外壳A100以及进气孔A103、出气口A102围成的气室A101，并且，光离子传感器在上方，几乎不产生热能，半导体传感器B100在侧方，由于半导体原理需要加热，所以半导体传感器B100具有热辐射效应，与上方的光离子传感器表面产生温差，最终使内部气室A101实现空气流动，使光离子传感器实用化。
上述产生气流有两个好处：
1、加快气室A101内气体与气室A101外气体交换速度，降低传感器的反应时间。
2、如果气室A101内没有气流，光离子的两个基板间的气体电离平衡，降低基板电压所产生的电场强度，导致传感器灵敏度下降。
如图2所示，是根据发明实施方式的高寿命光离子气体探测器流程示意图。在图2中光离子气体探测器开始实施检测，首先开启光离子传感器，即PID(Photo IonizationDetector)UV灯D100，开启半导体传感器B100，当检测出超出阈值或一定时间后，该阈值是可以设定的，比如为报警值的10％，30分钟。开启PID UV灯D100进行高精度检测，并根据PID检测结果调整半导体检测参数和阈值，该检测结果多数情况是检测仍为洁净空气，也可能检测具有一定浓度的有毒有害气体，通常是检测为洁净空气时，调整半导体的零点参数，恢复预设的阈值，或非洁净空气，降低阈值，降低PID传感器启动条件。如果半导体检测低于阈值或在一定时间内，关闭PID UV灯D100，继续进行半导体低精度检测，以实现延长PID传感器寿命。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过开关UV灯有效延长的光离子传感器的寿命。
通过降低平均UV灯的辐射强度，减少吸附物质的总量。
通过半导体传感器加热，及空气流动，减少吸附物质的吸附总量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高寿命光离子气体探测器，其特征在于，包括外壳，所述外壳内具有气室、半导体传感器、电路处理单元以光离子传感器，所述气室的第一侧设置有出气口及进气孔，所述气室的第二侧为所述外壳，所述气室的第三侧为所述光离子传感器，所述气室的第四侧为所述半导体传感器，所述光离子传感器不产生热能，所述半导体传感器具有热辐射效应，与所述光离子传感器产生温差，使内部所述气室实现空气流动，由所述进气孔进入的低温气体加热后流经所述光离子传感器被所述外壳降温后由所述出气口流出。
2.根据权利要求1所述的一种高寿命光离子气体探测器，其特征在于，所述光离子传感器具有UV灯、偏置电极及检测电极。
3.根据权利要求2所述的一种高寿命光离子气体探测器，其特征在于，所述UV灯D100产生10.6ev能量的光子，波长为116.5nm，用于将有毒有害气体电离。
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