[发明专利]气体检测方法

说明书

技术领域

本发明属于气体分析技术领域，且特别涉及一种气体检测方法。

背景技术

技术进步和工业的飞速发展给人类带来丰富的物质生活，但是也带来了环境保护的严肃课题。惰性气体以其独特的性质有着广泛的应用，以六氟化硫（SF₆）为例，因其稳定的物理、化学特性，广泛的应用于电气设备绝缘气、示踪气体、刻蚀剂、载体气体、制冷剂等。六氟化硫无色无味无毒且比重大于空气，但人吸入体积比为4：1的六氟化硫和氧气混合气后，即出现四肢麻木、窒息死亡。在电厂、电站的配电室中，设备泄露出的六氟化硫沉积在地面，日久则严重危害操作人员的生命安全。此外，世界上公认的六种温室气体为：二氧化碳，甲烷、氢氟碳合物、全氟化碳、氧化亚氮、六氟化硫。研究表明，六氟化硫单个分子的影响是二氧化碳的25000倍，由于六氟化硫分子极度不活泼，其分子可以在大气中存在3400年以上。

目前六氟化硫的检测方法主要有：英国ION公司的GasCheck5000热导式系列产品，根据六氟化硫与空气导热系数的差异来检测其浓度，检测精度高，但是价格高昂；上海通用检测技术研究所生产的GD-5000系列紫外电离式产品，采用检测紫外光电离六氟化硫检测其产物的方法确定其浓度，灵敏度达0.5ppm，然而由于紫外灯管属于易耗品且价格昂贵，检测成本较高，同时电离产物中有氟化氢、硫化物等剧毒物质，危害人体健康；德国DILO公司的R002型监测仪，依靠检测声波在目标气体中速率的方法，监测六氟化硫浓度，存在精度低、监测点数少等缺点。

气体放电现象是电流流经气体的现象，其机理和过程都比较复杂，大致可以分为非自持放电区域、自持暗放电区域、前辉光放电区域、正常辉光放电区域、反常辉光放电区域、过渡电弧放电区域、弧光放电区域七个区域。让气体处于放电状态，从而检测气体的浓度和类型，已渐渐取代传统的检测方法。

现有的电离型气体传感器技术都是使传感器处于自持暗放电状态下，检出被测电信号并进行处理，达到检测目的。如2003年美国Pulichel M. Ajayan等以CVD法在二氧化硅基底上生长纳米碳管膜作为阳极制作电离型气体传感器，使其工作于电晕放电（corona discharge）状态，利用击穿电压和放电电流标定单一气体类型，但是未给出混合气体浓度的测量方法，而且其测量气体的击穿电压（breakdown voltage），传感器电极间瞬时产生的巨大放电电流和产生的热量会导致局部纳米碳管材料被从基底上击飞而受到较大损伤。西安交通大学张勇等将纳米碳管薄膜附着于ITO玻璃作为电离型传感器的阴极，使用两个不同极间距离的传感器阵列，在自持暗放电状态下检测不同浓度甲烷检测信息，利用多信息融合方法达到检测的目的。

然而，自持放电式电离型气体传感器受检测环境因素（温度、大气压强、相对湿度、电极表面放电老化等）影响，在实际中每次检测过程重复性较差，造成自持暗放电临界电压漂移现象。由于自持暗放电和辉光放电区域邻接，因此自持暗放电临界电压漂移往往容易造成传感器工作区域点的不稳定性，一旦进入辉光放电状态，传感器电极间剧烈放电因而造成纳米材料薄膜的损伤，降低传感器重复性和使用寿命。实验表明，使用纳米碳管作为敏感材料用于气体检测，在重复多次实验之后，碳会被激发到对电极材料表面，可用肉眼观察到，必然影响到后续检测的准确性。

同时，自持暗放电状态下气体虽然发光但是电流趋于饱和因而产生热量，由于电极尺寸较小，因此电极由于发热而产生的微小形变对检测准确性也产生不可忽视的影响。因此，以上因素极大限制了电离型气体传感器走向实用化。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种测量精确，对工作环境（温度、适度、压强等）具有极强适应性的气体检测方法。