可燃气体检测报警仪的工作原理

　　可燃气体检测报警仪是一种用于实时监测环境中可燃气体浓度，并在浓度达到危险水平时自动发出声光报警的安全设备。其核心目标是预防火灾、爆炸等事故，广泛应用于石油化工、燃气、冶金、电力、市政、餐饮等存在可燃气体泄漏风险的场所。其工作原理主要基于气体传感技术+信号处理+报警输出三部分，具体如下：
　　一、核心：可燃气体传感器
　　目前主流的可燃气体检测仪主要采用以下两类传感器：
　　1.催化燃烧式传感器（Catalytic Bead Sensor，简称LEL传感器）
　　这是经典、应用广泛的可燃气体检测原理，适用于甲烷、丙烷、氢气、汽油蒸气等大多数可燃性气体。
　　结构：传感器内部有两个铂丝线圈，构成惠斯通电桥：
　　检测元件：表面涂有催化剂（如钯、铂），可使可燃气体在低温下发生无焰燃烧。
　　补偿元件：不具催化活性，仅用于温度和湿度补偿。
　　工作过程：
　　当可燃气体扩散进入传感器，与检测元件接触后，在催化剂作用下发生氧化反应（燃烧），释放热量。
　　热量使检测元件温度升高，导致其电阻值增大。
　　电桥失去平衡，产生一个与气体浓度成正比的微弱电压信号。
　　该信号经放大和处理后，转换为气体浓度值（通常以%LEL表示，即爆炸下限的百分比）。
　　特点：
　　成本低、技术成熟、响应快。
　　需氧气环境（空气中氧含量＞10%才能正常工作）。
　　易受硅化物、硫化物、铅等“中毒”而失效。
　　存在性压力损失（非此原理问题，但常被混淆；实际是孔板流量计的问题）。
　　2.红外吸收式传感器（NDIR，Non-Dispersive Infrared）
　　利用气体对特定波长红外光的吸收特性进行检测，特别适合甲烷、二氧化碳等具有红外活性的气体。
　　工作过程：
　　仪器内置红外光源发射宽谱红外光。
　　光束穿过采样气室，若存在目标气体（如CH?），会吸收特定波长（如3.3μm）的红外光。
　　接收端的探测器比较“参考通道”和“测量通道”的光强差异。
　　根据朗伯-比尔定律，光强衰减程度与气体浓度成正比，从而计算出浓度。
　　特点：
　　无需氧气，可在缺氧、惰性气体环境中使用。
　　不易中毒，寿命长（5年以上）。
　　抗干扰能力强，稳定性高。
　　成本较高，对某些小分子气体（如氢气、乙炔）不敏感。
　　二、信号处理与浓度显示
　　传感器输出的原始信号非常微弱且可能受温度、湿度影响，因此需经过以下处理：
　　1.信号放大：将微伏级信号放大至可处理范围。
　　2.温度/湿度补偿：通过内置温湿度传感器修正环境影响。
　　3.模数转换（ADC）：将模拟信号转为数字信号。
　　4.微处理器计算：根据预存校准曲线，将信号转换为标准单位（如%LEL、ppm、%Vol）。
　　5.数据显示：在LCD或LED屏上实时显示当前气体浓度。
　　三、报警机制
　　当检测到的气体浓度达到预设阈值时，仪器立即触发多级报警：
　　1.低报（预警）：通常设为10%LEL（例如甲烷爆炸下限为5%Vol，则10%LEL≈0.5%Vol）。提示可能存在泄漏，需检查。
　　2.高报（危险）：通常设为20%LEL或更高，表示已进入爆炸危险区，必须立即疏散并采取应急措施。
　　3.报警方式包括：
　　声音报警：蜂鸣器发出≥85 dB的高分贝声响；
　　光报警：高亮LED闪烁（红灯为主）；
　　振动报警（便携式）：防止在嘈杂环境中听不到声音；
　　4.继电器输出（固定式）：可联动风机、电磁阀、PLC系统实现自动切断或通风。
　　四、防爆与安全设计
　　由于使用环境本身存在爆炸风险，可燃气体报警仪必须具备防爆认证：
　　1.多数便携式设备采用本质安全型（Ex ia/ib）设计，确保电路能量不足以点燃周围气体。
　　2.固定式主机可能采用隔爆型（Ex d）或安装在安全区域，通过本安隔离栅连接现场探头。
　　总结
　　可燃气体检测报警仪的工作原理可简述为：可燃气体→与传感器作用（燃烧或吸光）→产生电信号→信号处理→浓度显示→超限报警。正确选型、定期校准和规范使用，是保障其可靠性的关键。