作者楊陳保。轉載。
假設你某一天在裝置區現場(chǎng)聞到一股熟悉的乙烯的氣味，你懷疑某個(gè)地方發(fā)生泄漏了，于是你找來(lái)了一個(gè)多合一的便攜式氣體檢測儀，這個(gè)檢測儀裝有4個(gè)傳感器，分別是檢測可燃氣、氧氣、硫化氫和一氧化碳的。當你靠近可能的泄漏點(diǎn)，聞到的味道越來(lái)越濃的時(shí)候，氣體檢測儀上顯示可燃氣濃度的LEL%還沒(méi)有任何顯示值的時(shí)候，突然間顯示一氧化碳濃度很快突破了20ppm的高報值以及30ppm的高高報，快速上升到超出了100ppm的濃度。你趕忙從現場(chǎng)撤出，但是你非常不理解，這個(gè)區域不可能會(huì )有一氧化碳的，工藝系統中就沒(méi)有一氧化碳。那么氣體檢測儀檢測到的一氧化碳是從哪里來(lái)的呢？
我們日常使用的便攜式氣體檢測儀按檢測氣體的類(lèi)型分，可分為有毒氣體檢測儀和可燃氣體檢測儀。有毒氣體檢測儀一般采用電化學(xué)式傳感器，可以檢測氧氣、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫、氯氣、氨氣等有毒有害氣體?？扇細怏w檢測儀一般采用催化燃燒式或紅外式傳感器，可以檢測甲烷、丙烷、乙炔、乙烯等可燃性氣體。有毒氣體的檢測儀傳感器的靈敏度和報警值一般是ppm（百萬(wàn)分之一）級的，而可燃氣檢測儀的傳感器的靈敏度和報警值一般是 % （百分之一）級的。
事實(shí)是現場(chǎng)并沒(méi)有一氧化碳，氣體檢測儀檢測到的一氧化碳是由于一氧化碳傳感器對現場(chǎng)泄漏出來(lái)的乙烯也發(fā)生了響應，產(chǎn)生了一個(gè)檢測電流，從而在檢測儀上產(chǎn)生一個(gè)讀數，而且由于一氧化碳傳感器是ppm級的，而可燃氣傳感器%級的，兩者級數的差別導致一氧化碳傳感器已經(jīng)超標報警了，可燃氣傳感器還沒(méi)響應。這種氣體檢測儀的傳感器對目標氣體以外的氣體也有響應的現象被稱(chēng)為氣體檢測儀的交叉靈敏度。交叉靈敏度可能會(huì )導致氣體檢測儀的讀數出現誤差，有時(shí)也被稱(chēng)為“干擾氣體”。交叉靈敏度可能是正的，也就是傳感器顯示的氣體濃度高于實(shí)際值，也可能是負的，也就是傳感器顯示的氣體濃度低于實(shí)際值，或者甚至是抑制的，也就是傳感器無(wú)法檢測到目標氣體。
以乙烯和一氧化碳為例。假設我們有一個(gè)電化學(xué)傳感器，它的目標氣體是一氧化碳（CO），但是它對乙烯（C2H4）也有響應。如果我們知道傳感器對CO的響應率是100%，對C2H4的響應率是10%，那么我們就可以計算出傳感器的交叉靈敏度。例如，如果傳感器檢測到100ppm的C2H4，它會(huì )顯示100ppm的10%，也就是10ppm的CO。這就是一個(gè)正響應誤差，因為傳感器顯示的CO濃度高于實(shí)際值。同樣，如果傳感器同時(shí)檢測到50ppm的CO和50ppm的C2H4，它會(huì )顯示50ppm+50ppm*10%=55ppm的CO。這也是一個(gè)正響應誤差，因為傳感器顯示的CO濃度高于實(shí)際值。這些誤差可能會(huì )影響氣體檢測儀的準確性和安全性，所以我們需要了解傳感器的交叉靈敏度，并根據實(shí)際情況進(jìn)行修正或選擇更合適的傳感器。在本文開(kāi)頭的這個(gè)例子中，現場(chǎng)并沒(méi)有一氧化碳，只有乙烯，因此當檢測器中顯示100ppm的一氧化碳的時(shí)候，現場(chǎng)實(shí)際乙烯濃度約為1000ppm，乙烯在空氣中濃度是0.1%，乙烯爆炸下限是3.1%，可燃氣高報報警值的爆炸下限的10%（10% LEL），乙烯的10% LEL是0.31%，而1000ppm才是0.1%，因此可燃氣報警還不會(huì )發(fā)生。
一氧化碳傳感器對氫氣的正響應率為60%。因此，當檢測CO的傳感器看到200ppm的H2時(shí)，它會(huì )顯示200ppm的60%（約120ppm）。
SO2傳感器對NO2的響應為–120%。因此，如果它同時(shí)看到5ppm的NO2和5ppm的SO2，讀數會(huì )減少6ppm，所以（取決于所涉及的傳感器類(lèi)型）會(huì )給出0ppm的讀數或負值。
SO2傳感器可能受到NH3的抑制，需要很多小時(shí)才能恢復并對SO2作出反應。
對于催化燃燒傳感器，如果用甲烷標定，那么對乙烷的交叉系數為0.5，對丙烷的交叉系數為0.42。
交叉靈敏度不只存在于電化學(xué)傳感器，還存在于其他類(lèi)型的傳感器，比如催化燃燒傳感器、紅外傳感器和PID傳感器。不同類(lèi)型的傳感器對不同氣體的交叉靈敏度也不同，有些可能很高，有些可能很低。交叉靈敏度的大小取決于傳感器的原理、結構、材料、過(guò)濾器等因素 。交叉靈敏度會(huì )影響氣體檢測儀的準確性和可靠性，可能會(huì )給使用者帶來(lái)安全隱患。因此，在選擇和使用傳感器時(shí)，我們需要了解它們的交叉靈敏度特性，并根據實(shí)際情況進(jìn)行調整或選擇更合適的傳感器 。同時(shí)需要了解傳感器的交叉靈敏度數據，并與制造商保持聯(lián)系，以獲取最新的信息和建議。為了避免或減少交叉靈敏度的影響，我們可以采取以下這些方法：
選擇適合檢測目標氣體的傳感器，盡量避免使用對干擾氣體有高交叉靈敏度的傳感器。
了解傳感器的交叉靈敏度數據和圖表，以及可能存在的干擾氣體種類(lèi)和濃度，根據實(shí)際情況進(jìn)行校準和修正。
使用化學(xué)過(guò)濾器或其他技術(shù)來(lái)去除或減少干擾氣體的影響，但要注意過(guò)濾器的壽命和效果。
定期檢查和更換傳感器，避免傳感器中毒或老化導致交叉靈敏度增加。
在可能的情況下，使用其他類(lèi)型的傳感器或檢測方法，如比色管、紅外傳感器、光離子傳感器等，來(lái)驗證或補充電化學(xué)傳感器的讀數。
比色管是一種利用氣體與特定的化學(xué)物質(zhì)或某一類(lèi)化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應而改變顏色的檢測方法，通過(guò)比較顏色的深淺來(lái)判斷氣體的濃度。比色管是一次性的，每次檢測需要使用一根新的比色管，而且有保質(zhì)期限制。比色管的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速、靈敏、準確、專(zhuān)一，但缺點(diǎn)是費用高、操作繁瑣、易受環(huán)境影響、不能連續監測。比色管同樣受交叉干擾的影響，也就是說(shuō)，一些非目標氣體也會(huì )導致比色管內的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應而改變顏色，這種反應可能會(huì )影響比色管的準確性和可靠性，只是比色管經(jīng)過(guò)這么長(cháng)時(shí)間的發(fā)展，專(zhuān)一性已經(jīng)非常不錯，能發(fā)生交叉干擾的非目標氣體非常有限，不像氣體檢測儀的傳感器那樣從原理上就很難避免交叉靈敏度的影響。但是，在使用比色管的時(shí)候還是需要查看說(shuō)明書(shū)，注意可能存在的干擾氣體，避免用在有干擾氣體存在的場(chǎng)景。
下面這個(gè)場(chǎng)景是一個(gè)應用比色管的典型例子，高密度聚乙烯的流化床反應器在緊急停車(chē)的時(shí)候需要注入一氧化碳終止聚合反應，停車(chē)后如果反應床層內有塊料就需要人員進(jìn)到反應器內的受限空間進(jìn)行清理塊料作業(yè)。在通風(fēng)置換之后需要進(jìn)行氣體檢測以確保床層內不含殘留的一氧化碳。這時(shí)如果采用帶一氧化碳傳感器的氣體檢測儀進(jìn)行檢測一定時(shí)測不準的，一定會(huì )報警的，因為反應床層內的聚乙烯粉料還是會(huì )包含微量的乙烯并不斷緩慢釋放出來(lái)，雖然達不到可燃氣爆炸下限的報警值，但是會(huì )在交叉靈敏度作用下導致ppm級的一氧化碳傳感器產(chǎn)生報警。在這種情況下，要準確檢測反應器床層里面的一氧化碳含量就只能通過(guò)采樣送到化驗室做色譜分析或采用比色管的檢測方法了。而比色管是價(jià)格相對比較低廉并且時(shí)效性更好的解決方案，當然在用比色管之前要查看說(shuō)明書(shū)，確認里面的化學(xué)物質(zhì)不會(huì )同時(shí)與乙烯反應。
