气体检测中物理原理的运用分析

朱振一

摘 要：气体检测对保证工业生产安全、人们身体健康有着重要意义。当前，新型气体检测方法不断增多，提高了不同气体检测的精度。文章重点对气体检测中物理原理的运用进行分析。

关键词：物理教学;气体检测;物理原理;运用分析

中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1008-3561（2019）15-0064-01

很多有害气体都具有较强的扩散性，一旦发生泄露问题，在外部风力、内部浓度梯度的作用下，有害气体就会沿着地表飞速扩散，造成严重的影响。如果出现有害气体泄露问题，必须要快速处理，降低气体泄露带来的危害。为了能够避免气体泄露等问题，加强气体检测工作尤为重要。下面对气体检测中物理原理的运用进行论述。

一、可燃性气体检测

其一，物理原理。采用可燃气探测器能够对单一或多种可燃性气体进行检测。催化型可燃气体探测器主要是根据难熔金属加热之后电阻产生变化，从而测量气体浓度。如果气体进入到探测器中，其铂丝表面会产生化学反应，产生的热量导致铂丝温度提高，就会改变其电阻率。红外光学探测器主要是采用红外传感器对红外光源进行吸收，从而检测现场环境中碳氢类可燃性气体的含量。

其二，运用分析。结合气体检测系统的实际功能标准，在实际应用中需要配合主控电路、LCD显示屏、串口通信电路、传感器电路等。主控制器作为整个系统的核心，可以通过编写程序实现对各个部分的智能操控。传感器可以通过检测可燃气体浓度，并将所采集的数据信息传输到单片机中进行处理。串口通信可以让计算机和检测装置相连，把每日记录中的甲烷浓度数值传输到计算机中，进行统一管理。如果检测到可燃气体超标，则报警系统会自动发出警报，提醒相关人员尽快检修。

二、一氧化碳气体检测

其一，物理原理。检测系统主要由气体传感器、线性补偿器、放大器、电压与电流传感器构成。在实际使用中，可通过使用直流稳压电源为整个检测系统提供电能。之后气体转换器将所检测出的浓度转化成为电压信号，但是电压信号较弱，这就需要配置放大器、补偿器。由于在气体检测中需要长距离传输信号，因此会使用电压电流转换器把电压信号转化成为电流信号进行输出，在最终处理之前将电流信号通过转换器再次转回电压信号。

其二，运用分析。一氧化碳检测仪器主要包含微控制器、一氧化碳传感器、声光报警、键盘控制电路、显示屏、A/D转换器等。在气体检测系统开机运行之后，可以实现对自身系统进行检测，之后读取单片机EPROM的零点值、斜率值、报警值等，对一氧化碳传感器传输的信号采样，通过滤波处理器对采用数据进行处理，将所处理的信息数据进行运算、转换，并判定是否超出报警设定值，根据对比值做出相应的动作，显示实际一氧化碳的浓度值。报警电路由声、光、振动报警电路构成，还有发光二极管、低电压蜂鸣器、震动泵等元器件，这些元器件主要受PIC单片机端口控制。在运行中，采用分时供电形式，就是利用单片机对电源通断性能进行控制，也就是说在浓度达到了设置数值时才供电。采用单片机还可以控制周期信号，实现振荡器的起停，而振荡器所输出的信号可以控制发光二极管、蜂鸣器。

三、二氧化碳气体检测

其一，物理原理。植物光合作用主要利用二氧化碳，所以二氧化碳检测技术在农业大棚领域中的应用十分广泛。二氧化碳气体检测技术非常多：第一，红外二氧化碳传感器。此技术主要是利用非色散红外原理对空气中的二氧化碳进行测量，在应用中具有良好的选择性，也可以应用在爆炸性气体、可燃性气体等的检测中。第二，催化二氧化碳技术。该技术主要是检测现场二氧化碳浓度，并将其转化为标准电流进行信号输入、输出。第三，热传导二氧化碳传感器。该技术主要是根据不同气体的热导系数不同，随着热导系数变化气体含量也产生变化，从而实现检测工作。该项技术设施有检测元件和补偿元件，通过两个電桥臂分析整个系统的电压变量，电压与气体浓度成正比关系，补偿元器件可以对温度检测起到补偿作用。除了能够检测二氧化碳气体浓度，还可以有效检测液化气、煤气、天然气等可燃性气体。

其二，运用分析。红外吸收二氧化碳气体技术主要是采用了气体吸收光谱，根据不同物质产生的检测差异，得到动态数值。不同气体分子化学结构不同，因此波长红外辐射吸收程度也不同。采用不同波长红外辐射对同一个物体进行照射时，部分波长辐射会被物质吸收逐渐变弱，生成红外吸收光谱。掌握了物质的吸收光谱，则可以得到该物质在红外区的吸收峰。如果一个吸收峰位置的吸收强度不同，则代表物质体积不同，二者成正比关系。因此，通过研究二氧化碳对光波长、强度的影响即可得出最终的气体体积分数。红外探测器作为一种薄膜电容，在吸收一定量的红外能量后，其气体温度也会随着红外辐射量增加而提升，室内压力会增加，电容值增加代表二氧化碳体积增大。

综上所述，随着我国科学技术的不断发展，为了保证大气环境、工业生产环境安全，需要不断加强对气体检测技术的研究。对于有害气体检测技术，必须要确保检测效率和精度，才能够发挥气体检测技术的效能，保证空气环境健康、安全。

参考文献：

[1]郑庆呈，张鹏，魏影.可燃气体检测报警器的原理及其应用[J].计量与测试技术，2014（09）.

[2]李颖，付金宇，侯永超.有害气体检测的电化学技术的应用发展[J].科学技术与工程，2018（03）.