现代有机化工、石油炼制等工业的发展为人类提供了越来越多的新型材料与产品，但同时也带来了更多有毒有害物质。除工业生产中常见的无机气体（如一氧化碳、硫化氢、氮氧化物等）外，毒性更大、危害更大的有机物质（蒸汽、挥发物）也引起人们的广泛注意。VOC（Volatile Organic Compounds挥发性有机化合物）在阳光照射下，与大气中的氮氧化合物、碳氢化合物与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，这些烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统，严重危害人体健康，还会影响农作物生长。
PID传感器，由于对VOC的高灵敏度及其广泛的适用范围，已成为对该类有害物质进行早期危险报警、泄漏检测等不可缺少的实用工具。它可以分辨亿分之一 (ppb) 到数万分之一 (ppm) 浓度范围之内的VOC和其他有毒气体，其中目前已知的VOC气体种类达2000多种。
什么是PID？
PID，全称Photo-Ionization Detector，也称为光离子化检测器，是一种应用广泛且灵敏度非常高的检测器，由真空紫外灯及驱动电路、离子检测器和检测电路构成，主要用来检测浓度在1ppb (parts per billion) - 20000ppm (parts per million) 数量级的挥发性有机化合物和其它的有毒气体。
PID可以检测什么物质？
1
大多数有机化合物
a. 有一个苯环的芳香族化合物，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯
b. 酮和带一个羰基的醛类化合物，包括丙酮、甲基酮、乙醛
c. 胺和碳氨及氮氨类化合物，包括二乙基胺
d. 卤代烃类化合物，包括三氯乙烯、全氯乙烯
e. 硫化物，包括硫醇类、磺化物
f. 不饱和链烃，包括丁二烯、异丁烯
g. 醇类，包括异丙醇、乙醇
h. 饱和链烃，包括丁烷、辛烷
2
某些无机物
a. 氨气
b. 半导体气体，包括胂、磷化氢
c. 硫化氢
d. 一氧化氮
e. 溴、碘
PID的工作原理
PID基于光电离原理工作，通过测量被测气体中的离子浓度判断气体的浓度。当传感器发出的高能量紫外光与气体中的分子发生相互作用，气体分子中的电子被激发产生能级跃迁，产生负电子并形成正离子在传感器中扩散，离子产生的电流经过检测器的收集与放大，在仪表上显示ppm或ppb级的浓度。在此过程中，PID不会“破坏”也不会改变样品气体，因此它也可以用来收集气体样品。
PID的应用场景
01
工业场所：化学工厂、石油化工厂、煤矿等
此类场所挥发性有机物排放量大，难处理、成分复杂，通过监测可以有效对区域内气体散逸点溯源，精准治理。目前PID针对石化行业的挥发性有机物监测分为两种：一种是对污染源排放的监测，主要监测污染源点位治理前挥发性有机物浓度和治理后挥发性有机物浓度；一种是对厂界、厂区的挥发性有机物监测，主要监测企业整体的环境状况对附近地区的影响。
02
公共场所：商场、电影院、学校等
在公共人员密集场所，对空气中有毒有害气体的监测尤为重要，通过监测可以有效保障公众的安全。
03
居住环境：家庭、公寓、酒店等
主要用于监测煤气泄漏，如天然气、液化石油气等，一旦检测到泄漏，及时发出警报，防止火灾和中毒事故的发生。
04
专业领域的人员防护、应急救援、实时监测等
· 医疗领域：监测手术室、病房等医疗场所的空气质量，保障医护人员和患者的健康。
· 农业领域：监测温室、养殖场等农业场所的有害气体和挥发性有机物等，保障动植物的生长和健康。
· 科研领域：研究化学、生物、环境等科研领域中气体的性质和组成，为科研工作提供数据支持。
· 应急救援：快速检测灾害现场、化学事故等紧急情况下空气中的有害气体和火灾隐患，为应急救援提供数据支持，保障救援人员的安全。
· 环保监测：检测空气中的有害气体和挥发性有机物（VOC/TVOC）等，为环保部门提供数据支持。
· 质量检测：检测工业品生产、食品加工等产品中的有害气体和挥发性有机物等，保障产品质量和安全。
PID传感器的优势
PID传感器能检测十亿分之一浓度级别的化合物，是非色散红外、电化学、催化燃烧气体传感器的补充，可以弥补催化燃烧传感器对很多特殊化合物灵敏度的不足，或传感器因化合物而中毒等缺陷。并且与大多数检测器或基于其他原理的传感器不同，PID传感器不会因高浓度的被测物质而损坏，也不与氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸气等常见气体反应，因此在复杂环境中具有一定的方向性。
响应速度快
正常工作状态下，PID传感器几乎可以实时做出反应，进行连续检测
精度高
高精度的PID传感器可以检测到ppb级别（1ppb-20000ppm）的有机气体
无破坏性
PID传感器吸入气体后将其电离，而气体分子形成的离子在放电后又复原成初始气体分子，不会破坏检测气体
应用范围广
PID传感器对大多数有机和部分无机气体均可检测，可以广泛应用于化工、运输、军事、航天等领域。并且对于检测物的浓度变化特别敏感，在初始个人防护确认、泄露区域确认、清除污染等方面也有着重要作用
青鸟消防PID技术
青鸟消防始终致力于核心技术及产品的研发建设，以开发高水平的核心技术及高质量的品牌产品为目标导向。目前，青鸟消防已自主研发出一款集微型化、集成化及智能化为一体的PID传感器。该传感器基于光离子电离气体的原理进行气体检测，由真空紫外灯、高灵敏度低噪声检测电路和微型电离室构成，运用专业技术在分辨率、稳定性、准确性等方面做出很大提升，主要用来检测浓度在1ppb-20000ppm数量级的低浓度挥发性有机化合物。
事实上，我国传感器技术在前几年一直处于较落后状态，因此光离子化传感器市场一直处于国外垄断状态。基于该情形，青鸟消防在PID传感器的研制中运用了改良工艺及多项专利技术，打破了这一垄断格局。在传感器的研制过程中，青鸟消防采用经过改良工艺的紫外光源及元器件，对电离室及气路等结构进行专业设计，并运用独有的软件算法及多项专利技术来提高传感器的分辨率、稳定性及准确性等多项性能指标。青鸟消防的PID传感器技术不仅是传感器及其相关产品市场的发展趋势，也是推动国内外传感器技术进步的标志与动力，为传感器技术的发展提供更具有实证性的研究方向。
青鸟消防PID技术特点
01
检测分辨率精准
青鸟消防PID传感器采用改良工艺制作的真空紫外灯，有效地降低了启动电压，长期稳定性好，能量耦合效率高，噪声低。并且采用专利技术的多层立体结构电离室，提高了紫外光的利用率，离子收集效率高，配合传感器内部采用独有的低噪声小信号调理电路，和仪器内部独有的软件算法，确保传感器提供最优的分辨率。
在紫外灯强度不够，或者检测器输出信号不够的情况下，检测仪需要通过提高电路放大倍率的办法实现1ppb的显示分辨率，但同时噪声也会被放大。目前市场上一些PID产品，由于紫外灯和信号电路的问题，在仪器上表现为环境本底中仪器读数不稳定，存在几十ppb的跳动。因此不少厂家所标称的1ppb分辨率，其实只是显示分辨率，而非真实的1ppb分辨率。青鸟消防手持式PID检测器可以稳定地再现环境本底中ppb级别的读数，真正达到1ppb的分辨率。
02
检测稳定性强
PID传感器工作时，进入电离室的VOC分子被真空紫外灯发射的高能量光子电离，传感器收集被电离的VOC离子，产生检测所需的离子电流。通常情况下，检测ppb级别的VOC时该离子电流为1012A（即PA），甚至更小。
青鸟消防手持式PID仪器采用改良工艺的紫外灯和专利技术的多层立体电离室，有效提高了离子信号强度，其内部调制电极，进一步抑制了噪声。由于电离量大、离子收集效率高，青鸟消防PID传感器信号调理电路的的放大倍率远远小于传统PID传感器，信噪比也远远高于传统的PID仪器，仪器测试数据稳定，跳动小，且相比于市场上其余ppb级别的VOC检测仪器，检测稳定性得到明显的提升。
03
检测一致性高
影响PID仪器一致性的因素很多，包括真空紫外光源、电离室及气路结构、电路设计及元器件等。受限于光源强度及传感器一致性等因素，PID的一致性，尤其是零点附近的一致性是每个PID仪器厂家面临的难题。
青鸟消防采用真空紫外光源，在超过20年的紫外光源研发制造经验支持下，在制作过程中最大限度保证光源的一致性，以及仪器在检测过程中所得数据的稳定性和一致性。青鸟消防PID传感器检测器部分采用了最新的三电极技术，结构为专利技术三层设计，出厂时充足的表面钝化处理同样保证了传感器性能的一致性。
04
传感器寿命长
紫外光源是影响PID传感器寿命的主要因素，目前市面上检测仪的紫外光源寿命一般按照小时来计，使用一段时间后就会严重衰减，最直观的反应是灯管发光呈现红色。
青鸟消防改良工艺制作的紫外灯，质保2年，典型使用寿命可以达到5年，并且具备稳定的光能量输出、采用专利技术的三层电极结构检测器等优势，可以保证检测结果的一致性，相比以前的检测器1年更换一次的使用频率（如长时间使用需要3个月更换一次），青鸟消防的新型检测器可以大大节约用户的使用成本。同时，青鸟消防的无极紫外灯可以在低电压下工作，外型设计优越，灯内没有金属元件，不会被腐蚀和损坏。
05
检测准确性高
青鸟消防PID产品注重检测准确性，尤其在低浓度范围检测时，对光源、检测器和软件算法等方面的诸多改进进一步确保了检测的准确性。
PID检测是非线性的，在相差较大的浓度段更加严重。比如高浓度校准，检测低浓度范围误差会相差50%甚至超过100%；低浓度校准，检测高浓度时同样也存在这样的情况。青鸟消防PID仪器出厂前采用多点预标定技术，使得响应曲线完全贴合每个传感器的实际情况，确保全量程测量的准确性。中小量程型号产品，例如MP188和MP189使用1ppm校准气体出厂校准，配合稳定的传感器输出以及零点自整定技术，可以保证在低浓度范围内检测的准确性，目前被广泛应用于室内空气质量检测，工程竣工验收以及污染物查找等领域。
06
零点自整技术
在实际使用过程中，PID传感器内部紫外灯输出强度随时间的退化、紫外窗口的沾污、以及现场环境温湿度等因素的干扰均会造成传感器零点和灵敏度的持续漂移，因此在确保低浓度检测准确性中必须做到零点校准。但是自然界中要找到绝对干净的零点空气十分困难，即使高纯99.9999%的合成空气中VOC的浓度也高达100ppb左右。在通常情况下，零点校准对于ppb分辨率VOC检测仪来说是非常困难并且昂贵的。
青鸟消防传感器专利技术采用三电极电离室(内部含有栅电极)，当仪器在正常空气中进行零点校准时，通过软件算法等合理调控栅电极与离子收集电极之间的电位差，保证只要现场不存在高浓度VOC(通常为ppm级别)，即使没有清洁空气的情况下，也可以进行零点标定，实现在VOC较低浓度环境中使用时的动态真实零点修正。零点自整定技术可以随时校准真实的零点，同时无需价格高昂的零点气体，避免误操作产生，有效减少残余VOC分子对标定结果的干扰，确保不同仪器之间的一致性。
07
加速离子流技术
在测试高浓度VOC时，由于离子本身流动速度较慢，即使气体浓度继续增加，仪器测量读数也不增加，甚至反而下降，说明此时检测器已经饱和，无法继续测量。
青鸟消防专利技术的加速离子流技术，可以调节检测器内部电场强度，做定向离子加速，增加电子的收集速度，有效解决高浓度VOC测量时的饱和问题。
08
消除湿度影响
对于PID检测设备来说，湿度是非常重要的影响因素。湿度本身属于极性带电粒子，可以大量吸收VOC电离的电子，造成极大的检测误差；同时，检测器在使用一段时间后，表面会沾染灰尘、油脂等污染物，湿度还会造成检测器内部漏电，产生更大的误差信号，甚至造成仪器误报。
青鸟消防专利技术的检测器腔体、结构设计以及可调制栅电极技术，可以有效地降低湿度的影响，从源头上消除湿度造成的误差，保证测量的准确性。
青鸟消防PID传感器可以在不同应用环境中为数千种挥发性有机化合物提供有效的实时响应，广泛运用在石油、化工等污染源排放的工业场所，酒店、家庭等室内环境，以及科研、医疗、应急救援及环保等专业领域。目前，该传感器及相关产品已投入市场并获得用户的积极肯定。
未来，青鸟消防将不断推动技术自主创新，聚焦产品性能及核心部件，以高质量产品不断丰富与巩固可燃气体探测系列产品，面对新场景、新领域、新行业持续开拓更具挑战性的定制化解决方案，为美好生活保驾护航，共建全球安全新未来！
供稿：气体探测事业部
文字编辑：市场推广部 徐上
内容审核：市场推广部 潘美胤
