催化燃烧式气体传感器的工作原理

可燃物在催化剂的作用下燃烧。与直接燃烧相比，催化燃烧温度更低，燃烧更*。催化燃烧所用的催化剂是具有大比表面积的贵金属和金属氧化物的多组分物质。例如，负载 Pd 或稀土化合物的催化燃气灶可以降低废气中的 CO 含量，提高热效率。负载0.2%pt的氧化铝催化剂可在500℃下燃烧大部分有机物，除臭净化至化学位移σ=1以下。催化燃烧为无焰燃烧，适用于安全要求较高的场合，如以H2、O2为原料的燃料电池，以汽油或酒精为原料的窑炉（催化剂浸渍Pt石棉）。例如，为了消除化工厂的 NOx 烟雾，可以在烟雾中添加燃料，催化燃烧可以通过负载的铂和钯催化剂将 NOx 转化为 N2 气。使用适当的催化剂，一种燃烧方法，其中有害气体中的可燃物质在较低温度下分解和氧化。

　　气体报警器的传感器通过催化燃烧检测气体，称为催化燃烧传感器。

　　检测可燃气体的仪器一般采用催化燃烧传感器，可以看作是小型化的热量计，其检测原理几十年来没有太大变化。这是惠斯通电桥的结构。它的测量桥涂有催化物质，在整个测量过程中不会消耗。即使空气中的气体和蒸汽浓度远低于LEL，它们也会在这座桥上发生催化燃烧反应。在测量过程中，应在参考和测量电桥上施加电压以加热它们以引起催化反应。此温度约为 500°C 或更高。正常情况下，电桥是平衡的，V1=V2，输出为零。如果有可燃气体，它的氧化过程会加热测量电桥并提高温度，而参考电桥温度保持不变。该电路将测量它们之间的电阻变化，V2 > V1，输出电压与待测气体的浓度成正比。

　　氧气浓度是测量易燃易爆气体时必须注意的问题。催化传感器需要至少 8-10% 的氧气才能进行准确测量。在可燃气体浓度为 100% 时，本仪器的读数将为 0% LEL！因此，在测量过程中，需要在测量易燃易爆气体的%LEL之前先测量氧气浓度。这就是为什么要求在密闭空间测量中必须同时测量氧气和 LEL。如果在没有氧气的情况下测量LEL值，很容易得到错误的结果。

　　催化燃烧传感器可以响应大多数可燃气体。测量电桥上特定气体的燃烧热反映了它的燃烧热，燃烧热随各种物质的性质而变化。因此，不同的物质即使在相同浓度下也会产生不同的仪器读数。请记住，仪器测量的是电阻变化而不是浓度变化！不同的气体在测量桥上的表现会非常不同。通常，较大的分子会产生更多的燃烧热。另一方面，较小的分子更容易进入测量头的烧结结构中发生反应。催化燃烧传感器，尤其是那些测量 %LEL 的传感器，不适用于检测“较重"或长链烷烃，尤其是那些具有高闪点的烷烃。

　　催化燃烧传感器的校准也是一个重要问题。如有可能，用户应使用待测气体校准仪器。这种校准一般是两点校准，即“新鲜空气校准"和“标准气体校准"。

    大多数控制标准，例如 OSHA 1910.146 和 ANSI Z117.1-1995，使用 10% LEL 作为危险存在的阈值。许多仪器还使用 10% 作为仪器报警设置的默认值。然而，在实践中，10% LEL 设置可能高于某些协议。在进入密闭空间的标准中，一般要求不过 5% LEL，过该值不能进行工作 (OSHA 1995).

     一旦过预设的警报，必须停止和撤回工作。如果可以实时检测，10%LEL可以作为安全边际。但必须注意，任何可检测浓度的可燃气体的存在都是非常危险的。

标准催化燃烧传感器不适用于高于 LEL/LFL 水平的测量。

相对校正

　　只有用被测气体校准仪器，才能获得准确的测量结果。如果无法做到这一点，或者要测量的气体未知，请务必选择 10% LEL 或更低作为警报限值。

    另一种选择是使用校正一种气体但检测另一种气体的相对校准方法，即使用校正因子的方法。但是，由于传感器之间的校正因子不同，同时在使用同一传感器的过程中，该因子也会发生变化，因此使用这种方法存在很大的局限性。这种方法更不适用于混合物。