紫外光離子化氣體傳感器（二）
《接上文》
11. 工作溫度范圍(Operating Temperature Range)
定義: 傳感器能夠正常工作，并且性能指標符合規格書的溫度范圍。
PID在極端低溫和高溫時讀數會怎么變化?
按照PID的原理，只要紫外燈泡能夠點亮，PID輸出的電流是不會改變的。也就是說，VOC的電離受溫度的影響微乎其微。但是，因為PID內部有運算放大器，放大器在高溫時，漏電流會變大，從而造成讀數不準。電流轉電壓電阻在高溫時噪聲也會增大，從而造成高溫時分辨率惡化。
PID工作在極端低溫和高溫時，對傳感器是否有致命損壞?
有。紫外燈上的窗口是一塊透明晶體，這塊晶體的熱膨脹系數是各向異性的，但是，玻璃管是非晶體，熱膨脹系數是各向同性的。隨著溫度的降低和升高，晶體窗口和玻璃管之間會產生裂縫，造成漏氣，使紫外燈失效。
還有什么會制約PID的溫度范圍?
安全認證會制約溫度范圍。點亮紫外燈需要高壓交流電場，產生高壓需要變壓器。消耗在變壓器上的電能轉化為熱能，造成傳感器溫度上升。如果PID需要本質安全認證，考慮到傳感器本身的溫升，PID的使用溫度也不會非常高。
12. 工作濕度范圍(Operating Humidity Range)
定義: PID傳感器能夠保證精度的濕度范圍，一般以相對濕度%RH來定義。
如果濕度過高，會有什么問題?
如果濕度過高，水蒸氣會吸收紫外光，導致紫外光子數量的減少。那么被電離的VOC分子數也會相應減少，從而造成測量電流的減小。最終用戶看到的是比真實值小的讀數。高濕度情況下，通常會有-30%左右的誤差。
如果凝露，讀數會怎么變?
如果是使用不久的新PID，如果產生凝露，零點信號會出現負漂，傳感器靈敏度會降低。但如果使用環境惡劣，燈表面附著臟物，凝露會導致漏電現象產生，那將導致正向的滿量程誤報產生，需立即清洗電子收集電極和UV燈。
如何消除濕度對PID讀數的影響?
辦法很多:
1. 用泵吸式采樣法。加速空氣的流動，可以減少凝露的產生。
2. 對進氣進行除濕。例如用冷凝器和Nafion管配合進行除濕。當然經過Nafion管之后，有一部分的VOC會有損失，即讀數偏低一點。
3. 減小離子收集電極和紫外燈之間的距離，從而減少水蒸氣對紫外光的吸收。
4. 在氣路中增加濕度傳感器，用于濕度補償。
13. 壽命(Expected Life)
定義: 在使用過程中，傳感器能夠保證性能參數符合規格書的時間，一般以小時作為單位。
什么是限制PID壽命的關鍵因素?
1. 首先是紫外燈。一個玻璃管和一片氟化物透明晶體將惰性氣體包裹在里面，惰性氣體受到高頻強電場的激發，產生紫外光。如果惰性氣體泄漏，PID自然就失效了。
2. 其次是收集電極。包裹收集電極的必定是絕緣體，一般是特氟龍塑料。特氟龍塑料長期在紫外光的照射下，碳鏈會斷裂，所以結構會被侵蝕。時間長了，收集電極組建就需要更換了。
PID的壽命一般有多長?
傳感器的電子線路部分是用環氧灌封的，壽命都在5年以上。
壽命最短的是紫外燈。其壽命最長約10000小時，最短的只有兩三千小時。壽命最長的是10.6eV的紫外燈，稍短的是9.8eV的，最短的是11.7eV的。
壽命和質保期有什么不同?
產品壽命是傳感器能夠正常使用的時間極限。質保期則是一個商務概念，一般定為一年，意思是如果產品在1年之內發生質量問題，廠家會提供免費的清洗和更換服務。
14. 儲存溫度(Storage Temperature)
定義：在這個儲存溫度下，傳感器能長期保持出廠時的性能。一般是0-20℃。
PID儲存需要注意些什么？
PID是物理傳感器，不使用的時候不會老化。但要注意，當將PID從低溫環境拿到高溫環境的時候，可能會有冷凝水產生。所以，這時PID需要靜置一段時間，讓冷凝水揮發掉再用。還有一個辦法，就是PID放在一個密封包裝里，等傳感器溫度和環境溫度平衡了以后再開啟包裝，這樣就不會有冷凝水產生了。
15. 氣體電離能(Ionization Energy)
定義：絕大多數氣體都可以被PID電離，不同的氣體電離能是不同的。PID傳感器之所以有用，是因為它能夠用很小的傳感器體積和耗電量測量ppb到ppm級別濃度的氣體，特別是可揮發性的有機物VOC。
PID除了能夠測量VOC，也能測量一些無機物，下面是一些常見無機物及其電離能的列表。按照電離能升序排列。
上表中：TWA表示8小時工作時間允許的極限值；Ceiling代表瞬間暴露的極限值。
在什么樣的情況下會選擇用PID呢？
最簡單的回答是“根據傳感技術的性價比來決定”。例如，有人想測量氨氣NH3，他就不會選用PID，因為電化學NH3傳感器約幾百元一只，但PID可能要幾千元一只，而且壽命短，維護成本也高。再例如，有人想測1ppm以下濃度的苯，他就必須選用PID，因為其他傳感器對測量低濃度苯測量幾乎無能為力，可是苯卻又是高致癌物，存在于燃料油中，必須測量。
烴類的電離能和碳鏈長短有什么關系呢？
最常見的PID被測物質是可揮發性的有機物VOC。但并非所有的VOC都能被PID所測量。下面我列了一些常見HC氣體的電離能。按照碳鏈長度升序排列。
通過比較，我們發現三個規律：
1. 碳鏈越長的HC物質，其電離能越低，越容易測量。
2. 烯烴比烷烴容易電離。
3. 苯系物又比烷烴、烯烴容易電離。
除了純烴類，還有哪些VOC可以被PID電離？
除了含碳C、氫H、氧O，還有很多有機物是含有氮N、硫S、磷P、氟F、氯Cl、溴Br、碘I。下面是一些常見的有機物的電離能列表。按照電離能升序排列。
通過比較，我們發現以下規律：
1. 含N、S、P的有機物電離能較低。
2. 含F、Cl、Br、I的有機物電離能較高。氟化物電離能最高，然后依次是氯化物、溴化物，碘化物電離能最低。
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