PID传感器介绍以及工作原理
在石油、石化、化工、制药等工业生产领域， 大量存在着挥发性有机化合物（ Volatile Organic Compounds ， 简称VOC）。按照美国环保局（EPA）的定义：全部带碳的化合物都称为有机化合物，而挥发性有机化合物是指沸点在50～260℃、室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa 的易挥发性化合物，其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类等。
在工业领域很多危险隐患的根源是有害物质超标，而这些危险有害物质绝大部分都是VOC，在易燃易爆物料生产运输管理、化工物料泄漏、热交换流体、工业卫生、室内空气质量、环境保护、密闭空间迚入、应急事故检测中，对VOC 的检测具有非常重要的作用。
VOC 成分组成非常复杂，在工业现场往往也是各种不同气体混合存在，无法像常规的电化学传感器那样针对每种挥发性有机气体进行检测，因此需要能对于挥发性有机化合物总量进行精确测定的仪器。
什么是PID?
光离子化报警器可以检测10ppb(parts billion)到10000ppm(parts per million)的VOC和其他有毒气体。PID是一个高度灵敏、适用范围广泛的检测器，PID可以看成一个“低浓度LEL检测器”。如果将有毒气体和蒸气看成是一条大江的话，即使你游入大江，LEL检测器可能还没有反应，而PID则在你刚刚湿脚的时候就已经告诉了你。
PID传感器的优点
1） 精度高
高精度的光离子化传感器可以检测到ppb级别（十亿分之一）的有机气体，一般的光离子化气体传感器可以检测到ppm级(百万分之一)的有机气体，精度超过红外传感器等大多数常用传感器；
2） 对检测气体无破坏性
光离子传感器在将气体吸入后将其电离，而气体分子形成的离子在放电后又形成了原先的气体分子，对原气体分子无破坏性。
3）响应速度快、寿命长
除了在气体检测系统在开机后预热的一段时间，在正常工作状态下，光离子气体传感器几乎可以实时做出反应，可以连续测试。在这检测危险气体时，对保障检测人员健康有重要意义。
一般一支紫外灯的寿命在数千小时，光离子传感器在此期间均可正常工作，有很长的使用寿命。
4） 应用范围广
光离子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。由于光离子化气体传感器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、清除污染等方面有重要作用。
PID检测仪的工作原理
PID 使用了一个紫外灯（UV）光源将有机物分子电离成可被检测器检测到的正负离子（离子化）。检测器捕捉到离子化了的气体的正负电荷幵将其转化为电流信号实现气体浓度的测量。当待测气体吸收高能量的紫外光时，气体分子受紫外光的激发暂时失去电子成为带正电荷的离子。气体离子在检测器的电极上被检测后，很快会电子结合重新组成原来的气体和蒸汽分子。PID 是一种非破坏性检测器，它不会改变待测气体分子，经过PID 检测的气体仍可被收集做进一步的测定。
紫外灯的选择
PID传感器上可以使用的紫外灯（UV）有9.8eV、10.6eV、11.7eV3种。其中11.7eV的UV灯由于所发出的光的电离能（IP）最高，故PID检测范围最宽。但是所有11.7eV的紫外灯都是用氟化锂材料作为高能紫外线输出窗口。氟化锂晶体材料在灯管玻璃上的封装是相当困难的。当它不使用时在空气中氟化锂晶体材料会吸收水分，导致窗口涨大，削弱了通过它的紫外线的强度。氟化锂晶体材料也会因为UV的照射而逐渐老化，导致整个仪器损坏。这些因素共同作用导致了11.7eV灯寿命的缩短。一个10.6eV、的紫外灯可持续使用12-24个月，而一个11.7eV的灯只能持续使用2-6个月。同时11.7eV的紫外灯的造价进进高于9.8eV和10.6eV，进一步降低了其实用性。 11.7eV的紫外灯一般只有当化合物（二氯甲烷，四氯化碳）的电离电位超过10.6eV时才使用。同时，9.8和10.6eV具有很多11.7eV的紫外灯不具有的特点： 9.8和10.6eV的PID有更强的针对特性：低电离能意味着能检测到较少的化学物质。
9.8和10.6eV的PID持续使用不少于一年：它的使用寿命和一氧化碳传感器相当。
9.8和10.6eV的PID更加灵敏，11.7eV的灯灵敏度较低，主要是出于它的窗口材料氟化锂晶体对11.7eV的紫外光有阻碍作用。出射光能量的降低使得被测物质难以充分电离，因此，要求11.7eV的PID高精度地检测出准确的数据是很难实现的。
基于上述原因，应该选择10.6eV的紫外灯作为PID光源。
PID 检测仪的标定
气体检测仪的标定是建立在对于一个已知浓度的已知气体相应的离子电流的基础上。其它气体的仪器响应是和它们本身的性质有关的，一个10ppm 的读数表明仪器产生了一个与10ppm 标定气体相同的离子电流。其它气体得到这个读数的实际浓度可能多于也可能少于这个值。
由于PID 读数总是和标定气体有关，因此这个读数应当表述为标定气体相关的ppm 单位，而不能直接使用实际的测量浓度值，除非检测的污染物同标定气体一样，或者仪器的读数已经得到校正。
通常PID 使用异丁烯进行标定，原因是在PID 可检测的VOC 中，传感器对于异丁烯的响应灵敏度处于平均水平，比较容易获得，在低浓度时无毒、不易燃。
PID 校正系数
由于挥发性有机化合物种类繁多，使用PID 检测仪测量VOC 时，除了进行总量（TVOC）以外，还可以测量某种特定的气体，这时就需要使用校正系数(CF，或称为响应系数)。它用在当以一种标准气体（一般使用异丁烯）校正PID 后，通过CF 直接计算得到另一种气体的浓度，这样一次标定可以测定多种气体。
校正系数也代表了某种特点气体测量的灵敏度，CF 值越低，该种气体或蒸汽被PID 检测的灵敏度就越高。以10.6 eV 灯的PID 为例，苯对异丁烯的CF 值是0.53，它的检测灵敏度大概是CF 为9.9 的乙烯的18倍。通常情况下，PID 可以很好地测定CF为10 以下的各种物质，而CF 越大，对该气体的检测精度越差。
在石油、石化、化工、制药等工业生产领域， 大量存在着挥发性有机化合物（ Volatile Organic Compounds ， 简称VOC）。按照美国环保局（EPA）的定义：全部带碳的化合物都称为有机化合物，而挥发性有机化合物是指沸点在50～260℃、室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa 的易挥发性化合物，其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类等。
在工业领域很多危险隐患的根源是有害物质超标，而这些危险有害物质绝大部分都是VOC，在易燃易爆物料生产运输管理、化工物料泄漏、热交换流体、工业卫生、室内空气质量、环境保护、密闭空间迚入、应急事故检测中，对VOC 的检测具有非常重要的作用。
VOC 成分组成非常复杂，在工业现场往往也是各种不同气体混合存在，无法像常规的电化学传感器那样针对每种挥发性有机气体进行检测，因此需要能对于挥发性有机化合物总量进行精确测定的仪器。
什么是PID?
光离子化报警器可以检测10ppb(parts billion)到10000ppm(parts per million)的VOC和其他有毒气体。PID是一个高度灵敏、适用范围广泛的检测器，PID可以看成一个“低浓度LEL检测器”。如果将有毒气体和蒸气看成是一条大江的话，即使你游入大江，LEL检测器可能还没有反应，而PID则在你刚刚湿脚的时候就已经告诉了你。
PID传感器的优点
1） 精度高
高精度的光离子化传感器可以检测到ppb级别（十亿分之一）的有机气体，一般的光离子化气体传感器可以检测到ppm级(百万分之一)的有机气体，精度超过红外传感器等大多数常用传感器；
2） 对检测气体无破坏性
光离子传感器在将气体吸入后将其电离，而气体分子形成的离子在放电后又形成了原先的气体分子，对原气体分子无破坏性。
3）响应速度快、寿命长
除了在气体检测系统在开机后预热的一段时间，在正常工作状态下，光离子气体传感器几乎可以实时做出反应，可以连续测试。在这检测危险气体时，对保障检测人员健康有重要意义。
一般一支紫外灯的寿命在数千小时，光离子传感器在此期间均可正常工作，有很长的使用寿命。
4） 应用范围广
光离子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。由于光离子化气体传感器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、清除污染等方面有重要作用。
PID检测仪的工作原理
PID 使用了一个紫外灯（UV）光源将有机物分子电离成可被检测器检测到的正负离子（离子化）。检测器捕捉到离子化了的气体的正负电荷幵将其转化为电流信号实现气体浓度的测量。当待测气体吸收高能量的紫外光时，气体分子受紫外光的激发暂时失去电子成为带正电荷的离子。气体离子在检测器的电极上被检测后，很快会电子结合重新组成原来的气体和蒸汽分子。PID 是一种非破坏性检测器，它不会改变待测气体分子，经过PID 检测的气体仍可被收集做进一步的测定。
紫外灯的选择
PID传感器上可以使用的紫外灯（UV）有9.8eV、10.6eV、11.7eV3种。其中11.7eV的UV灯由于所发出的光的电离能（IP）最高，故PID检测范围最宽。但是所有11.7eV的紫外灯都是用氟化锂材料作为高能紫外线输出窗口。氟化锂晶体材料在灯管玻璃上的封装是相当困难的。当它不使用时在空气中氟化锂晶体材料会吸收水分，导致窗口涨大，削弱了通过它的紫外线的强度。氟化锂晶体材料也会因为UV的照射而逐渐老化，导致整个仪器损坏。这些因素共同作用导致了11.7eV灯寿命的缩短。一个10.6eV、的紫外灯可持续使用12-24个月，而一个11.7eV的灯只能持续使用2-6个月。同时11.7eV的紫外灯的造价进进高于9.8eV和10.6eV，进一步降低了其实用性。 11.7eV的紫外灯一般只有当化合物（二氯甲烷，四氯化碳）的电离电位超过10.6eV时才使用。同时，9.8和10.6eV具有很多11.7eV的紫外灯不具有的特点： 9.8和10.6eV的PID有更强的针对特性：低电离能意味着能检测到较少的化学物质。
9.8和10.6eV的PID持续使用不少于一年：它的使用寿命和一氧化碳传感器相当。
9.8和10.6eV的PID更加灵敏，11.7eV的灯灵敏度较低，主要是出于它的窗口材料氟化锂晶体对11.7eV的紫外光有阻碍作用。出射光能量的降低使得被测物质难以充分电离，因此，要求11.7eV的PID高精度地检测出准确的数据是很难实现的。
基于上述原因，应该选择10.6eV的紫外灯作为PID光源。
PID 检测仪的标定
气体检测仪的标定是建立在对于一个已知浓度的已知气体相应的离子电流的基础上。其它气体的仪器响应是和它们本身的性质有关的，一个10ppm 的读数表明仪器产生了一个与10ppm 标定气体相同的离子电流。其它气体得到这个读数的实际浓度可能多于也可能少于这个值。
由于PID 读数总是和标定气体有关，因此这个读数应当表述为标定气体相关的ppm 单位，而不能直接使用实际的测量浓度值，除非检测的污染物同标定气体一样，或者仪器的读数已经得到校正。
通常PID 使用异丁烯进行标定，原因是在PID 可检测的VOC 中，传感器对于异丁烯的响应灵敏度处于平均水平，比较容易获得，在低浓度时无毒、不易燃。
PID 校正系数
由于挥发性有机化合物种类繁多，使用PID 检测仪测量VOC 时，除了进行总量（TVOC）以外，还可以测量某种特定的气体，这时就需要使用校正系数(CF，或称为响应系数)。它用在当以一种标准气体（一般使用异丁烯）校正PID 后，通过CF 直接计算得到另一种气体的浓度，这样一次标定可以测定多种气体。
校正系数也代表了某种特点气体测量的灵敏度，CF 值越低，该种气体或蒸汽被PID 检测的灵敏度就越高。以10.6 eV 灯的PID 为例，苯对异丁烯的CF 值是0.53，它的检测灵敏度大概是CF 为9.9 的乙烯的18倍。通常情况下，PID 可以很好地测定CF为10 以下的各种物质，而CF 越大，对该气体的检测精度越差。
美国大选中邮寄选票的一些事实查证
（一）邮寄选票已经成规模使用多年
有人相信“以前大选是小规模邮寄选票，只有军人、重病人及海外人士可选择邮寄选票，并且需验证签名。” 这句话里关于规模范围和验证签名的信息都是错误的。有信了这样谣言的，请检查自己的信息源质量，不要再依据这样的谣言来讨论问题。
实情是邮寄选票已经成规模使用多年，到2016年大选时使用率已经超过20%，见图一美国人口调查局数据中的蓝线，2020年因疫情剧增到了46%（有错误信息称>50%）。具体到各州情况十分不同，比例极高极低的都有，比如从今年大选之前的一项研究10个战场州的数据（图二）中，可以看出2016年川普获胜的AZ州邮寄选票比例极大，达74.1%，另外三个邮寄选票超过20%的州FL、MI、OH也全部都是2016年川普获胜的州。另外，川普本人也多次使用邮寄投票。
（二）签名验证一直不是各州都要求的
验证签名的规定也是各州法律不同，比如图二可见2016年川普险胜的WI和PA州并不要求签名验证。完整的2020年信息是有32个州法律规定必须进行签名验证，见图三。川普进行诉讼的六个州中有四个必须签名验证，两个没有要求的都是上届他自己赢得的WI、PA。
这18个法律不要求签名验证的州有9个蓝州、4个战场州、5个红州。为什么居然签名可以不要求验证？我也挺纳闷儿的，就考证了一下，发现原来签名验证这个事远不像想象的那么简单。根本的问题在于，不管是人工还是机器验证，都没有一个非常可靠的验证方法，再精明的字迹专家也无法避免误判，临时培训出来的选务人员会更差一点。真正铤而走险作弊投假票的人年年都有，但数量很小，每识别出一张假票的同时，会成倍甚至很多倍的误杀正常票，最常见的误杀原因，一个是个人签名字体随时间逐渐变化，每次也不十分稳定，另一个是很多人在政府保留的签名存底来自于触摸屏签名，跟纸笔签名经常有较大差异。归根到底，签名就不是一个科学有效的身份鉴定方法，指纹要好得太多了，但传统原因没能使用。
2020年疫情爆发后，愿意使用邮寄票的人大增，其中多数是本来就会去现场投票的人，而也有相当一批是本来投票意愿不高，但大规模方便化的邮寄票促进了投票意愿的。这批新增的票是不是大致两党各半不知道，但有一点选前很久就明确了，即民主党人比共和党人更担心病毒，更愿意邮寄投票，邮寄票中据民调显示将有七成左右蓝票。这个提前泄露成为公共知识的重要信息使邮寄选票成了共和党的活靶子。不管用什么手法，只要能把邮寄票废掉一部分，不需要分辨红蓝，也大体上是自损三千杀敌七千的好生意。具体做法上，可以是借邮政局之手故意拖延邮寄废掉一批较晚投出的票，也可以是更加冠冕堂皇地要求严审签名，这个法子通过误杀无辜就能获利，而且观感比邮政局手法要好，显得义正词严。
（三）18个州里貌似这么大的漏洞为什么两党几十年都不管
第一，18个州里大部分州（9个稳蓝、5个稳红）没啥搞头，不如省时省力算了；
第二，是关键州但邮寄票规模只在5%量级上（WI、PA、NC、IA），也没啥搞头；
除此之外，原因还有：
第三，作弊人数很少，即使在竞选最激烈的年份，靠那么点儿票也翻不了盘；
第四，两党作弊的都有，更是互相抵消了；
第五，想用阴招，用签名验证误杀合法票的话，因邮寄票中两党比例差不多，也得不了利。
（四）2020年为什么邮寄票签名验证成了焦点
跟上面五条相对应，2020年的情况：
第一，稳蓝稳红的州，仍然无人过问；
第二，这次邮寄票激增，小菜成了大菜；
第三，川普说的大规模作弊，从要求签名验证的几个关键州的结果看，没有看出来。图四是选情最接近的GA的情况，右半边是2020年红蓝情况，左半边是跟2016年相比的风向，亚特兰大周边地区一大圈蓝移，是近年来城市发展和北方移民带来的不可逆转的趋势，川普说这是民主党作弊。三次反复重点票，又从重点怀疑地区Cobb County抽检了15000票逐一复核签名，只筛出10个怀疑有问题，最终查证后没有任何有意义的发现。另一个选情接近的AZ州也没有发现大规模的问题签名。没有签名验证的WI、PA没有数据，从这个角度无法分析，只能从其他渠道再看了。
第四，是不是民主党作弊的更多？从图五NV的数据看，目前不支持这个说法，共和党的问题签名还多些。其实在一个本来就很小的数字里再去深究谁更多一些意思也不大。
第五，如前面分析过的，本届的邮寄票因疫情政治化产生了严重的党派差，成了共和党的活靶子。要明白的是，严查签名，并不像普通人理解的那样纯正义，其实是竞选手段，在2020年这种明知里面七成是蓝票的情况下，强力推行不完美的验证法的结果并不是把正义的天平推向最正义的零点，而是推向一个偏自己的方向；相应的，MI这次要求放宽签名验证，也并不像听上去就是邪恶，而是一种跟上述右推抗衡的竞选手段。真正的正义零点在哪里，在目前仍然使用签名这种落后手段的情况下并不容易判断，它跟两党邮寄票比例、两党作弊比例、签名验证的敏感性、特异性四个参数有关，就是那个假阴性与假阳性的老问题。
（一）邮寄选票已经成规模使用多年
有人相信“以前大选是小规模邮寄选票，只有军人、重病人及海外人士可选择邮寄选票，并且需验证签名。” 这句话里关于规模范围和验证签名的信息都是错误的。有信了这样谣言的，请检查自己的信息源质量，不要再依据这样的谣言来讨论问题。
实情是邮寄选票已经成规模使用多年，到2016年大选时使用率已经超过20%，见图一美国人口调查局数据中的蓝线，2020年因疫情剧增到了46%（有错误信息称>50%）。具体到各州情况十分不同，比例极高极低的都有，比如从今年大选之前的一项研究10个战场州的数据（图二）中，可以看出2016年川普获胜的AZ州邮寄选票比例极大，达74.1%，另外三个邮寄选票超过20%的州FL、MI、OH也全部都是2016年川普获胜的州。另外，川普本人也多次使用邮寄投票。
（二）签名验证一直不是各州都要求的
验证签名的规定也是各州法律不同，比如图二可见2016年川普险胜的WI和PA州并不要求签名验证。完整的2020年信息是有32个州法律规定必须进行签名验证，见图三。川普进行诉讼的六个州中有四个必须签名验证，两个没有要求的都是上届他自己赢得的WI、PA。
这18个法律不要求签名验证的州有9个蓝州、4个战场州、5个红州。为什么居然签名可以不要求验证？我也挺纳闷儿的，就考证了一下，发现原来签名验证这个事远不像想象的那么简单。根本的问题在于，不管是人工还是机器验证，都没有一个非常可靠的验证方法，再精明的字迹专家也无法避免误判，临时培训出来的选务人员会更差一点。真正铤而走险作弊投假票的人年年都有，但数量很小，每识别出一张假票的同时，会成倍甚至很多倍的误杀正常票，最常见的误杀原因，一个是个人签名字体随时间逐渐变化，每次也不十分稳定，另一个是很多人在政府保留的签名存底来自于触摸屏签名，跟纸笔签名经常有较大差异。归根到底，签名就不是一个科学有效的身份鉴定方法，指纹要好得太多了，但传统原因没能使用。
2020年疫情爆发后，愿意使用邮寄票的人大增，其中多数是本来就会去现场投票的人，而也有相当一批是本来投票意愿不高，但大规模方便化的邮寄票促进了投票意愿的。这批新增的票是不是大致两党各半不知道，但有一点选前很久就明确了，即民主党人比共和党人更担心病毒，更愿意邮寄投票，邮寄票中据民调显示将有七成左右蓝票。这个提前泄露成为公共知识的重要信息使邮寄选票成了共和党的活靶子。不管用什么手法，只要能把邮寄票废掉一部分，不需要分辨红蓝，也大体上是自损三千杀敌七千的好生意。具体做法上，可以是借邮政局之手故意拖延邮寄废掉一批较晚投出的票，也可以是更加冠冕堂皇地要求严审签名，这个法子通过误杀无辜就能获利，而且观感比邮政局手法要好，显得义正词严。
（三）18个州里貌似这么大的漏洞为什么两党几十年都不管
第一，18个州里大部分州（9个稳蓝、5个稳红）没啥搞头，不如省时省力算了；
第二，是关键州但邮寄票规模只在5%量级上（WI、PA、NC、IA），也没啥搞头；
除此之外，原因还有：
第三，作弊人数很少，即使在竞选最激烈的年份，靠那么点儿票也翻不了盘；
第四，两党作弊的都有，更是互相抵消了；
第五，想用阴招，用签名验证误杀合法票的话，因邮寄票中两党比例差不多，也得不了利。
（四）2020年为什么邮寄票签名验证成了焦点
跟上面五条相对应，2020年的情况：
第一，稳蓝稳红的州，仍然无人过问；
第二，这次邮寄票激增，小菜成了大菜；
第三，川普说的大规模作弊，从要求签名验证的几个关键州的结果看，没有看出来。图四是选情最接近的GA的情况，右半边是2020年红蓝情况，左半边是跟2016年相比的风向，亚特兰大周边地区一大圈蓝移，是近年来城市发展和北方移民带来的不可逆转的趋势，川普说这是民主党作弊。三次反复重点票，又从重点怀疑地区Cobb County抽检了15000票逐一复核签名，只筛出10个怀疑有问题，最终查证后没有任何有意义的发现。另一个选情接近的AZ州也没有发现大规模的问题签名。没有签名验证的WI、PA没有数据，从这个角度无法分析，只能从其他渠道再看了。
第四，是不是民主党作弊的更多？从图五NV的数据看，目前不支持这个说法，共和党的问题签名还多些。其实在一个本来就很小的数字里再去深究谁更多一些意思也不大。
第五，如前面分析过的，本届的邮寄票因疫情政治化产生了严重的党派差，成了共和党的活靶子。要明白的是，严查签名，并不像普通人理解的那样纯正义，其实是竞选手段，在2020年这种明知里面七成是蓝票的情况下，强力推行不完美的验证法的结果并不是把正义的天平推向最正义的零点，而是推向一个偏自己的方向；相应的，MI这次要求放宽签名验证，也并不像听上去就是邪恶，而是一种跟上述右推抗衡的竞选手段。真正的正义零点在哪里，在目前仍然使用签名这种落后手段的情况下并不容易判断，它跟两党邮寄票比例、两党作弊比例、签名验证的敏感性、特异性四个参数有关，就是那个假阴性与假阳性的老问题。
周三快乐！今晨烟台海边风平浪静少云转晴，退潮中～《3月24日烟台天气预报：早上好，今天是3月24日，星期三，农历二月十二。烟台天气：晴，温度 4 ~ 19℃，北风3-4级，日出时间 05:54，日落时间 18:12，降雨量 0.0mm，湿度 59%RH。实时：晴，气温 10℃，西南风4级，湿度 54%RH，气压 999Pa，紫外线强度 1级，能见度 21267米。》 https://t.cn/RJq0nK3
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