SMOKE烟气检测技术与电化学气体传感器应用选型

• 关键词：消防预警,气体传感器,气体探测器
• 作者：爱氪森
• 摘要：无论在工业环境、商业环境或是家居环境中，火灾监测是确保生命及财产得到有效保障的一项重要措施，一般情况下火灾发生主要有以下四个重要阶段

烟气主要是由燃烧产生的大量可见烟雾与多种有毒有害物质组成，其中主要的有害物质包括有：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、氮氧化物（NOx）、酸性气体（Cl2、SO2等）、颗粒物（PM）、挥发性有机物（VOCs）等。

烟气主要来源包括以下几个方面：

1. 燃烧过程：燃烧是烟气产生的主要来源，无论是燃料的燃烧还是材料的燃烧，都会产生大量的烟气。

2. 工业过程：许多工业过程中会产生烟气，如冶金、化工、纺织、印染等行业，这些行业中使用的化学物质和原材料都可能产生有害气体。

3. 交通运输：车辆的燃烧排放、机动车尾气等都会产生大量的烟气，对空气质量和环境造成污染。

4. 农业活动：农业活动中，农作物的燃烧、畜禽粪便的发酵等也会产生烟气。

5. 自然因素：自然因素如火山爆发、森林火灾等也会产生大量的烟气。

这些来源中，燃烧是烟气产生的主要来源，而烟气中的有害物质种类和浓度则取决于燃料或材料的种类、温度、氧气含量等因素。

固态电化学SMOKE烟气传感器工作原理

烟气传感器采用三电极设计，可以连续进行气体浓度测量，传感器主要由三电极系统(工作电极, 对电极, 参比电极)、液态电解质组成，并在恒电位下工作，被气体通过扩散孔到达传感器的工作电极，在电极表面发生电化学还原反应，反应的质子通过聚合物电解质迁移到对电极，电流信号大小与被测气体浓度成正比。由第一菲克定律表示：i = nFDC因此，流过的电流与目标气体的浓度成正比，参比电极与恒电位仪保持电位恒定。

SMOKE烟气传感器优点与特性

1. 灵敏度高：可检测较低浓度最低可达0.1ppm；

2. 快速响应：传感器响应时间可在3秒以内，T90<30s；

3. 稳定性好：长期使用不会出现零点漂移等问题；

4. 寿命更长：采用非消耗型固态电解质技术，长期使用灵敏度衰减小；

5. 微小尺寸：可实现多参数集成设备应用，便携可穿戴设备集成；

6. 抗干扰强：采用特殊催化电极制备技术，抗干扰能力强，避免其他气体物质的干扰；

7. 温度范围：可在-40°C~55°C环境下正常工作；

8. 线性度高：全量程线性测量，满足高精度<±5%FS

输出信号多样化选择

1. TTL UART Modbus RTU，I2C, SPI；

2. 4-20mA, RS-485, Wifi, LoRa, 4G；

3. 
   

SMOKE烟气传感器在“火灾预警监测”中的应用？

无论在工业环境、商业环境或是家居环境中，火灾监测是确保生命及财产得到有效保障的一项重要措施，一般情况下火灾发生主要有以下四个重要阶段：

第一阶段，预燃：该阶段主要由电缆老化发热或其他易燃材料，机械加工等原因导致的热失控效应，不同材料热失控产生的气体成份有所不同，其中主要气体成份为VOC类气体和部分CO一氧化碳气体和少量H2氢气；

第二阶段，焖燃：该阶段的主要特征是无明显火焰燃烧，开始产生少量烟雾（因不同材料燃烧特性也可能无烟雾产生），但会释放大量的气体到空气中扩散，主要气体成份为CO一氧化碳气体、VOC类气体、H2氢气、SO2二氧化硫、HCl氯化氢等；

第三阶段，火焰燃烧：该阶段开始产生明显的火焰，快速产生大量的烟雾，温度升高，而且燃烧速度很快，处于失控状态，目前全球大部分火灾探测器发出报警指示均在此阶段；

第四阶段，剧烈燃烧：火灾完全失控，财产和生命损失已经无法挽回，即使消防救援现场灭火也很难控制火势蔓延；

传统火灾报警器一般都在火灾发展的第三个阶段开始感应报警，而此时火势已经发展到快速燃烧的阶段，即时扑救及时，也会造成极大的损失，因此高灵敏度的火灾早期探测预警是未来的趋势。

AQS爱氪森科技开发的FDM-SMOKE工业级烟气探测器，是一款高灵敏度的烟气CO一氧化碳检测报警仪，采用德国EC Sensel固态电化学DS4智能气体传感器技术，可在火灾发生早期通过监测空气中弥散的微量浓度CO一氧化碳气体，在火灾发生早期预燃、焖燃阶段为用户提供有效的预警监测信息，同时搭配TVOC传感器一同使用，将获得更佳精准的火灾预警效果。

SMOKE烟气传感器在“控烟监测管理”中的应用？

香烟是由烟草制成的一种常见的烟草制品，但是它也是世界上最致命的消费品之一。长期吸烟对人体健康有很大的危害，香烟中含有很多有害物质，如尼古丁、焦油、苯、三环芳烃等，这些物质都是致癌物质，吸烟会导致多种癌症，如肺癌、口腔癌、食道癌、胃癌等。

近年来，全球各国对公共场所吸烟的控制管理措施日益加强，主要目的是保护公众健康和减少吸烟所带来的不良影响。

AQS爱氪森科技开发的ECgaspiont烟气监测仪，是一款高灵敏度的烟气CO一氧化碳检测仪，0.01ppm的高分辨率，可识别微量烟雾产生的CO气体，当现场有人吸烟时，可快速准确响应预警，对公共卫生系统管理和控烟监测提供了有效的数据支持，目前广泛应用于公共厕所、娱乐场所、交通枢纽、机场室内环境、汽车空间等。

EC Sense的气体传感器在各大行业及领域均得到了广泛应用，尤其在工业监测领域，可实现PPB级检测分辨率，抗干扰强，稳定可靠，测量精度得到大大提升，用户认可度高，尤其在工业安全领域中便携式检测仪、固定式工业探测报警器、氧气分析仪、在线式监测系统集成等。

爱氪森AQSystems长期致力于智能气体传感技术研究和应用，同时开发各行业专业需求相关检测、报警与分析仪器，为用户提供全信号链，一站式气体检测解决方案。