两周前的文章《为什么气体检测仪上读数为负？》受到了广泛关注，读数为负的原因之一是交叉灵敏度，这次我们就来深入探讨一下交叉灵敏度这个话题。


有毒、可燃和窒息性气体对工作场所安全构成了极大威胁。在某些情况下，您可能不确定工作环境中可能存在哪些种类的气体。幸运的是，有多种不同的方案可以判定和检测设施中的气体种类及浓度。



例如，可以收集样本，使用色谱仪进行分析，获得区域所含气体的准确读数。但这种方法可能比较费时，要是没有现场实验室，还可能要将样本送到其他地方，产生额外费用。或者，您可以使用比色管，比色管很有用，因为它们只与特定的化学物质或某一类化学物质发生反应。比色管的问题是它属于消耗品，价格较贵，且保质期短。此外，如果不确定有什么气体，您可能需要敲破好几种管子，直到找到适合所检测的化学品的那一根，但这样太浪费时间和成本。



 

气体检测方案

那么，大多数人会选择什么方案呢？通常较合理的选择是便携式气体检测仪或区域气体监测仪。这些检测仪采用先进传感器技术，可检测一种气体或多种气体。



催化燃烧（LEL）和红外（IR）传感器可以检测可燃气体及二氧化碳，而光离子（PID）传感器通常用于检测挥发性有机化合物（VOC）和其他碳氢化合物，对于可能伤害人体呼吸系统的有毒气体，电化学传感器是较实用的选择。



电化学传感器的基本部件包括工作（或传感）电极、反电极，通常还有参考电极。这些电极与液体电解质接触并被封装在传感器外壳中。该传感器有聚四氟乙烯膜，允许气体进入，但防止污垢、水和其他污染物进入。气体扩散进入传感器并通过膜到达工作电极。





（图片引自City公司资料）



当气体接触到电极和电解液时，会发生化学反应，反应过程中产生能量。新产生的电流与接触到传感器的气体浓度成正比，即气体浓度越大，对应的电流越高，浓度越小，对应的电流越低。然后仪器以百万分之一（PPM）单位显示有毒气体的浓度，以体积百分比（%vol）单位显示氧气浓度。每个传感器都针对特定气体，但这种传感器技术可能会产生交叉灵敏度。



 

了解交叉灵敏度

交叉灵敏度，也称为交叉干扰，指的是即使目标气体不存在时也会导致传感器内的电极发生反应的气体。能消除这种反应吗？在理想情形下能消除。但不幸的是，很难开发出一种不会对目标气体以外的任何气体作出反应的电极。理想情况下，用户希望一氧化碳（CO）传感器只读取一氧化碳数值，但有一些其他气体可以在该传感器上产生读数。这只是许多交叉干扰的一个示例。我们可以给传感器加上过滤膜来减少这种反应，但并不能消除反应。目前还没有完美的技术能过滤掉所有的干扰气体。



所以这对您和工人来说可能是个问题。可能有些区域，要求工人佩戴一氧化碳单气体检测仪，通过仪表读取气体数值。工人们已从入职气体检测培训中知道，一氧化碳是由不完全燃烧产生的。他们环顾四周，却看不到任何可能产生一氧化碳的东西。由于那个区域根本没有一氧化碳，工人不再相信仪器了，您得费力地跟他们解释。但这里到底发生了什么？工人没有意识到，他们走过的区域有大量的氢气（H2），会导致一氧化碳传感器响应。因此，提前进行交叉灵敏度的培训十分重要。



 

检测气体读数

作为需要检测某种气体读数的一方，了解交叉灵敏度有什么用处？由于其重要性，大多数气体检测仪制造商都会公布其生产的有毒气体传感器的交叉灵敏度。在下面的示例图表中，您可以看到传感器类型列在顶部，干扰气体列在左侧。您可以轻松将这张图表打印出来，让工人放在口袋里，在工作时随身携带作为参考。如果向工人配发的仪器中装备了一氧化碳、硫化氢、氧气和爆炸下限传感器，工人可以使用本装置和交叉灵敏度图。如果工人的仪器上出现前例所说的读数不正常，可以参考图表，更清楚理解可能存在的气体。这精确吗？不是很精确，但这种方法可以与我们前面提到的其他气体检测方法一起使用。







如果您或最终用户在一氧化碳和硫化氢都不存在的区域，发现仪器一氧化碳和硫化氢读数为正，就可以参考交叉灵敏度图表，看看可能是哪些气体导致读数。有了图表，就可以看出可能是氰化氢（HCN）或氢气。有了这些信息，您就可以拿出比色管了。现在，您可以把范围缩小到某一类化学物质，甚至是某种化学物质，而不是拿出一大堆比色管，盲目地敲开，来确定可能是哪种气体。



还需注意的是，由于制造商不同，一些检测仪可能显示负读数。这是气检仪用户的另一个烦恼。有时他们会问：“我的气检仪读数怎么为负数？”然后他们认为仪器肯定坏了。当干扰气体导致电极以相反方式反应时，就会产生负读数。这种情况下，交叉干扰导致里面的化学物质发生了反应。一些制造商在传感器编程时，设置了所谓的传感器“死区”，这意味着，如果传感器输出信号为负，通过编程处理后，仪器读数为零。一些制造商在信号为正但数值较小时也设置“死区”，交叉干扰和波动不大时，用户也看不到。其他制造商选择不设置传感器“死区”，因为波动较小和读数为负，能让用户知道其所在区域内存在一些气体。只要对仪表进行了适当校准，就可以认定其读数是正确的。



 

保障工人安全

所以，交叉干扰是坏事吗？当然，它有时会让人头痛，但它可以帮助您知道有气体存在。交叉干扰性可以告诉用户：“嘿，这里有问题，您可能需要查看一下。“知道您的工作场所可能会有哪些交叉干扰，有助于缩小可能存在的气体的范围。这门科学尚不完美，但了解交叉干扰肯定能更好地保障工人的安全。