SF6傳感器測量原理

六氟化硫（SF6, Sulfur Hexafluoride）是一種無色、無臭、無毒、不燃的穩(wěn)定氣體，化學(xué)式SF?。它的分子量為146.07，在20℃和0.1 MPa時密度為6.1kg/m3，約為空氣密度的5倍。六氟化硫在常溫常壓下為氣態(tài)。六氟化硫SF6是強電負(fù)性氣體，它的分子極易吸附自由電子而形成質(zhì)量大的負(fù)離子，削弱氣體中碰撞電離過程，因此其電氣絕緣強度很高，在均勻電場中約為空氣絕緣強度的2.5倍。SF6氣體在t≈2000K時出現(xiàn)熱分解高峰，因此在交流電弧電流過零時，SF6對弧道的冷卻作用比空氣強得多，其滅弧能力約為空氣的100倍。由于SF6氣體具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，它從20世紀(jì)50年代末開始被用作高壓斷路器的滅弧介質(zhì)。在超高壓和特高壓斷路器中，SF6作為滅弧介質(zhì)，已取代油，并已大量取代了壓縮空氣。

  根據(jù)被測SF6氣體和背景氣體的熱導(dǎo)率數(shù)不同來計算其中SF6氣體組份的含量。當(dāng)敏感元件吸附被測氣體時，熱導(dǎo)率發(fā)生變化，通過調(diào)理電路將熱導(dǎo)系數(shù)變化轉(zhuǎn)為電壓變化，據(jù)此可檢測氣體中濃度或含量。熱導(dǎo)法主要應(yīng)用在高壓絕壓開關(guān)內(nèi)的六氟化硫純度分析（90%-100%Vol.）。熱導(dǎo)式SF6純度傳感器具有精度高，重復(fù)好和波動性小受到市場應(yīng)用廣泛歡迎，目前也重新贏得工程師的信賴。

高壓絕緣開關(guān)及監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)常使用的SF6傳感器種類主要有：0-1500ppm擴(kuò)散式傳感器，主要用于監(jiān)測高壓開關(guān)的SF6氣體泄漏；0-50ppm管道式傳感器，用于手持式六氟化硫檢漏儀，檢測高壓開關(guān)的組件泄漏；0-100Vol.管道式傳感器，用于高壓開關(guān)內(nèi)的六氟化硫傳感器純度檢測。下面就SF6傳感器在高壓絕緣開關(guān)中應(yīng)用測量原理做簡單介紹。黛爾特（北京）科技有限公司提供SF6傳感器和六氟化硫純度傳感器

采用非分散紅外（NDIR）原理的六氟化硫純度傳感器測量SF6濃度在95%以上時，由于信號趨于飽和，數(shù)值具有很大的波動性，同時重復(fù)差，無法滿足高壓開關(guān)內(nèi)六氟化硫純度高精度測試的要求。SF6-100熱導(dǎo)式傳感器是采用MEMS技術(shù)設(shè)計的一款SF6氣體純度傳感器，通過直接測量氣體熱導(dǎo)率方式運行，內(nèi)部沒有加熱燈絲，也不需要參考?xì)?。SF6-100傳感器沒有采用傳統(tǒng)的大功率的恒溫氣室設(shè)計，而采用獨特溫度補償?shù)乃惴?，可?40℃~+85℃下保證測量準(zhǔn)確度和重復(fù)性，且波動性很小。傳感器同時功耗只有0.15W，是傳統(tǒng)的熱導(dǎo)原理傳感器的1/20。SF6-100傳感器同時對濕度進(jìn)行修正，達(dá)到±1%FS測量精度。

黛爾特（北京）科技有限公司的SF6-100采用的專有的精密的電路設(shè)計，T90響應(yīng)時間（@1000ml/分鐘）非?？?，只有3秒，達(dá)到讀數(shù)穩(wěn)定的時間T100為8秒，而傳統(tǒng)的熱導(dǎo)傳感器需要120~150秒。SF6-100無需加熱恒溫的等待（至少30分鐘加熱時間），從開機到測量工作結(jié)束大約需要在2分鐘內(nèi)完成，極大地提高了測量效率。SF6-100的體積小、低功耗和重量輕（約150g）的特點，非常適合集成便攜式SF6儀表內(nèi)。

一、低功耗快速響應(yīng)SF6傳感器產(chǎn)品優(yōu)點

• 無需加熱恒溫等待，即插即用
• 低功耗，約0.15W
• 快速響應(yīng)，約3秒(T90，@1.0L/min.)。
• 外形尺寸小、重量輕(150g)
• 溫度和濕度修正補償
• 同時測量六氟化硫(SF6)濃度、相對濕度（RH）和溫度三個參數(shù)
• 0.5~2.5VDC和5V TTL輸出
• -40~+85℃寬的工作溫度范圍
• 長達(dá)10+年的使用壽命
• 精度高，重復(fù)性好，波動小，適合純度測量

雙光束非分光紅外線(NDIR)檢測技術(shù)。設(shè)有測量通道和參考通道,分別加裝不同波長的濾光片，使之獲得不同波長的紅外光，測量通道內(nèi)波長位于10.55微米SF6的吸收峰上，參考通道則不在SF6的吸收范圍內(nèi)（4.96微米）。檢測通過兩個通道的紅外光，并做對比調(diào)制，比值即表征了被測氣體中的SF6濃度。適合在線泄漏監(jiān)測（0-1500 ppm）和手持式定量SF6檢漏儀(0-50 ppm)。非分散紅外原理六氟化硫傳感器不能應(yīng)用SF6純度測試（90%Vol.~100%Vol.）。

  由于黑體光源、熱釋電探測器和濾光片的技術(shù)發(fā)展，非分散紅外（NDIR）原理六氟化硫純度傳感器，因為新技術(shù)和低功耗一度受到追捧。應(yīng)用工程師后來發(fā)現(xiàn)由于SF6純度傳感器在10.55um波長附近非常強，信號大。另外六氟化硫氣體測試的范圍在90~100%Vol.,輸出信號趨于飽和，在此范圍內(nèi)傳感器讀數(shù)波動大，可達(dá)+/-1%;重復(fù)性差，無法滿足SF6氣體純度測試。近些年來，應(yīng)用工程師也回歸到用傳統(tǒng)經(jīng)典的熱導(dǎo)式方法來測試SF6氣體純度。

SF6傳感器測量原理之三、高頻電流法原理SF6傳感器

對稀薄氣體進(jìn)行高頻電離時，電負(fù)性氣體分子可以吸附電子轉(zhuǎn)為大質(zhì)量離子，其在電磁場中的速度遠(yuǎn)比電子慢，因而氣體會表現(xiàn)出不同的電特性。缺點：裝置復(fù)雜，工作穩(wěn)定性不好，操作不算方便，每次使用前都需要標(biāo)零，對多種其他氣體也敏感。主要用途：用于檢測微量世漏的定量檢測儀器。
SF6傳感器測量原理之四、高壓擊穿法原理六氟化硫傳感器

SF6具有很強的滅弧性能。使用高電壓擊穿氣體，當(dāng)氣體中含有SF6時，電弧電流和持續(xù)時間都有所變化。檢測這種變化，可以探測出SF6氣體濃度。使用壽命短。不便于做定量分析。適合做手持的檢測定性式檢測儀。
SF6傳感器測量原理之五、半導(dǎo)體法原理SF6傳感器

高溫半導(dǎo)體吸附極性分子(含有鹵素的分子容易具有較強的極性)后特性發(fā)生變化。缺點：需要加熱。對SF6完全不敏感(SF 6不屬于鹵代烴，也不是極性分子，不會被吸附)。不適合在線實時監(jiān)測SF6氣體泄漏。