电压比较器工作原理
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器
简单地说， 电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0～t1时，VA&VB；在t1～t2时，VB&VA；在t2～t3时，VA&VB。在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA&VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB&VA时，Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。VB&VA时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理
比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，则Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时，Vout=∞。增益成为无穷大，其电路图就形成图4(b)的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。实际上，运放处于开环状态时，其增益并非无穷大，而Vout输出是饱和电压，它小于正负电源电压，也不可能是无穷大。
从图4中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。
同相放大器电路如图5所示。如果图5中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3(b)一样的比较器电路了。图5中的Vin相当于图3(b)中的VA。
比较器与运放的差别
运放可以做比较器电路，但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快)。另外，比较器的输出级常用集电极开路结构，如图6所示，它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载，应用上更加灵活。但也有一些比较器为互补输出，无需上拉电阻。
这里顺便要指出的是，比较器电路本身也有技术指标要求，如精度、响应速度、传播延迟时间、灵敏度等，大部分参数与运放的参数相同。在要求不高时可采用通用运放来作比较器电路。如在A/D变换器电路中要求采用精密比较器电路。
由于比较器与运放的内部结构基本相同，其大部分参数(电特性参数)与运放的参数项基本一样(如输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等)。
比较器典型应用电路
这里举两个简单的比较器电路为例来说明其应用。
1.散热风扇自动控制电路
一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高，一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作。这里介绍一种极简单的温度控制电路，如图7所示。负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些)，当5V电压加在RT及R1电阻上时，在A点有一个电压VA。当散热片上的温度上升时，则热敏电阻RT的阻值下降，使VA上升。RT的温度特性如图8所示。它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好，但是它是单值函数(即温度一定时，其阻值也是一定的单值)。如果我们设定在80℃时应接通散热风扇，这80℃即设定的阈值温度TTH，在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。R1的阻值是不变的(它安装在电路板上，在环境温度变化不大时可认为R1值不变)，则可以计算出在80℃时的VA值。
R2与RP组成分压器，当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好)，调节RP可以改变VB的电压(电位器中心头的电压值)。VB值为比较器设定的阈值电压，称为VTH。
设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热，则VTH的值应等于80℃时的K值。一旦VA&VTH，则比较器输出低电平，继电器K吸合，散热风扇(直流电机)得电工作，使大功率器件降温。VA、VTH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。这里要说清楚的是在VA开始大于VTH时，风扇工作，但散热体有较大的热量，要经过一定时问才能把温度降到80℃以下。
从图7可看出，要改变阈值温度TTH十分方便，只要相应地改变VTH值即可。VTH值增大，TTH增大；反之亦然，调整十分方便。只要RT确定，RT的温度特性确定，则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1～0.5mA)。
2.窗口比较器
窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器)，它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压)，与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH，Vout输出高电平；若VA&VTHL，VA&VTHH，则Vout输出低电平，如图10所示。图10是一个冰箱报警器电路。冰箱正常工作温度设为0～5℃，(0℃到5℃是一个“窗口”)，在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常)；若冰箱温度低于0V或高于5℃，则比较器输出低电平，此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。
温度传感器采用NTC热敏电阻RT，已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ；5℃时阻值为258.3kΩ，则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA，可求出R1的值。R1的值确定后，可计算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时)，5℃时的VA值为0.42V，则VTHL=0.42V，VTHH=0.5V。若设R2=665kΩ，则按图11，可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA，按R4×I/=0.42V，可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA，
则可求出R3=53.3kΩ。
本例中两个比较器采用低工作电压、低功耗、互补输出双比较器LT1017，无需外接上拉电阻。
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2019年高三物理一轮复习配套课件：11.3 传感器的简单使用
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界首氯气报警器的工作原理高清图
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11、防护等级：IP65，12、相应时间： 15s，13、压力范围：86-106KPa。14、温度范围：-40℃-70℃，15、湿度范围： 95%
氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成损伤：次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。1L空气中最多可允许含氯气1mg，超过这个量就会引起人体中毒，RBK-6000系列氨气报警器产品很好的解决了这一问题。在氯气泄漏未达到危险参数值前声光报警以提醒工作人员及时防护，为公司企业防护避免造成损失。氯气报警器系统工作原理：安装在现场的探测器由控制器供电工作。当气体发生泄漏时，传感器将检测到的泄漏量转换成相应的电压信号输出，电压信号经探测器的处理之后上传至控制器，控制器接收之后将数据解析并显示于屏幕上，当浓度达到设定的动作值时，控制器发出报警并驱动外接设备。
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氯气气体报警器产品特点：1、检测气体：氯气2、传 感 器：电化学式3、检测范围：0-10PPM/0-20PPM/0-100PPM4、分 辨 率：1PPM / 0.1PPM / 0.01PPM5、报 警 点：两级报警点，低报、高报6、检测方式：自然扩散式7、检测精度：±5%F.S。8、接线方式：总线式：RVV4*1.0mm2(无信号干扰下);RVVP4*1.0mm2(有信号干扰的情况下)，分线式：RVV3*1.0mm2(无信号干扰下);RVVP3*1.0mm2(有信号干扰的情况下)。9、接线方式：总线式：四线制;分线式：三线制，10、防爆等级：Exd II CT6
监测氯气浓度报警器,CL2氯气泄漏自动报警装置 产品特点：测量准确：传感器采用进口气体敏感元件，精度高，零点漂移小，抗中毒性能好。防爆型设计：可用于工厂条件的1、2区危险场合。维修方便：传感器采用数字化模组设计，现场更换时无需校零、标定。声光报警：可选配专用的防爆声光报警器，实现现场声光报警。
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工业用氯气气体报警器 有毒气体报警装置是主要由气体??探测器和气体报警控制器两部分组成,探测器属隔爆型，24小时实时监测氯气气体的具体浓度值,采用进口电化学式传感器,性能稳定。M-BUS信号输出或RS485数字输出，可上传DCS、PLC系统。气体报警控制器用来显示探测器检测到氯气气体的浓度值,当浓度值达到或超出报警点时,控制器立即发出声光报警并驱动排风或电磁阀等其他外设动作，防止、火灾、中毒事故的发生。
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欧美风三872pPf
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进口传感器、精度高、测量准确、抗中毒、性能稳定，探头防爆式结构设计，适用于工厂等各类危险场所，方便与各种DCS、PLC以及其他系统连接，高防护等级，防尘、防水抗腐蚀性能强，能工作于酸性碱性环境。4-20mA/RS485多种信号接口形式。 检测气体：可燃/毒性气体测量范围：0-100%LEL 0-100/500/1000PPM采样方式：扩散式检测原理：催化燃烧式/电化学式传感器寿命：2-3年检测误差：±5%F．S响应时间：&30s长期漂移：& 2%信号/月恢复时间：&30s工作电压：DC24V功 耗：≤1.5W模拟输出：DC4～20mA标准信号输出传输距离：1200m大气压力：86～106KPa保存温度：－20～65℃工作温度：－40～65℃工作湿度：&90%RH重 量：约2.2（1.2）Kg防爆标志：EX d II CT6出线孔连接螺纹G3/4”（ G1/2”）螺纹安装方式：固定支架、管装、墙壁二、家庭用 一氧化碳报警器许多其他报警器需要昂贵的传感器和频繁更换电池，一氧化碳报警器没有要更换的部分，电池也只需要一年左右更换一次。 “Test”（测试）按钮该按钮是您每周测试报警器时要按的按钮。通气口一氧化碳通过报警器面壳与底壳之间空隙进入感应室，为了让空气正常循环，不要将报警器安装在很脏的，多尘的或油腻的地方。传感器传感器应用了电化学技术，对一氧化碳的感应灵敏度极高，并避免了误报警的发生。蜂鸣器音量高达85分贝，发声提醒您注意在的危险。一氧化碳的报警形式是：响三声，停1、5秒，如此重复。一氧化碳后警器能做和不能什么报警器设计用于感应无法使人感受的一氧化碳，这些一氧化碳来自出了故障的热水器，煤气灶、汽油发动机或其他的一氧化碳源。报警器只能检测到达感应头的一氧化碳，一氧化碳可能会出现在其它的地方而没有到达感应头。一氧化碳到达报警器的速度可能会受到门窗或其他障碍物的影响。另外，来自于通风孔或打开的窗户或任何其它来源新鲜空气可能会阻止一氧化碳到达感应头。一氧化碳可能会出现在家中的某一层，而没有到达装有报警器的那一层。鉴于此，我们建议在每一层都安装一个一氧化碳报警器保护全家。本报警器不能用于检测天然气（甲烷）、丙烷、丁烷或其他可燃性原料。在何处安装报警把报警器安装在卧室和生活区域附近或您认为一氧化碳有可能会泄漏的地方，建议在多层式楼房的每一层都要安装，选择位置时，要保证在每一个睡觉的地方您都能听到报声。注意：如果报警器储存或放置在温度低于4℃的地方超过30分钟，必需将它放在室温环境下最少12小时，才可以使用，不正确的位置会影响报警器里面的敏感性电子元件。请参见下一部分的描述，不能在哪儿安装报警器。建议位置不能在何处安装一氧化碳报警器为了不损坏报警器，提供一个理想的保护，以及防止不必要的报警，请遵循下述不能在何处安装一氧化碳报警器：建议不要把报警器安装在车库、厨房、或炉房。安装在这些地方可能会引起令人讨厌的报警声，以及可能暴露在能损坏或污染感应头的物质中，或可能无法使人在家里其它位置听到报警声。在车库，汽车排气中会含有一些一氧化碳。要发动机开始发时一氧化碳浓度会比较高，会造成报警器报警。在厨房、炉房及一些燃具会产生短暂的高浓度的一氧化碳，这是正常的。如果您把报警器安装得离这些燃具太近，它可能经常发出报警而成为一种噪音。如果您必须把报警器安装在厨房或加热器具附近，应考虑离这些器具一定距离。不要安装在很脏的、多尘的或油腻的地方，像厨房、车库和房。油质、灰尘或家用化学剂会污染或在报警器的感应头上，使报警器不能正常工作。不要堵塞报警器通风口。把报警器装在不会被窗帘、家具或其他物体挡住且空气流通的地方。也不要安装在空气不流通的地方，如拱形天花板或尖形屋顶的顶部，在那儿一氧化碳不能及时到达感应头而发出及早的警报。不要安装在来自天花板风扇的强风中，不要安装在通到户外的门窗附近，新鲜空气通风孔附近或任何其它通风良好的地方。来自风扇的快速循环空气或户外的新鲜空气会影响报警的响应。不要安装在温度低于4℃或高于38℃的地方，这些地方包括房间、阁楼、走廊和车库。极端的温度将影响报警器的灵敏度。避免以下情况··由于户外条件影响，燃具内会过多溢出燃料或逆向排烟。如：风向或风速，或大的阵风；·长期使用无通风管道的燃具（炉笼、烤箱、壁炉等）。··温度改变会使排出的废气聚积在地面附近。·汽车在车库或住宅附近空转。如何安装报警器首先，选定报警器的安装位置。接着，将底座用报警器随带附件中的螺丝固定在墙上或天花板上，然后装上电池，再将报警器旋到底座上（注意：将报警器底盖与底座上的横条对齐以方便将报警器旋到底座上。）正常工作特性报警器能电时，红灯会闪烁，按测试钮，报警器会发出报警声，说明一氧化碳报警器已通电且线路正在工作。（上电或换电池时，报警器可能会响，过几分钟后会恢复正常。）报警器电压低时，约每隔30秒会发出一“唧”声提醒您供电不足，您该更换电池。如何测试报警器按下“测试”钮，报警器会发出报警声，红色指示灯会闪烁，说明报警器工作正常。如何保养报警器·每月一次用吸尘器吸去报警器表面的积尘。·不要用清洁剂或溶剂擦拭报警器。化学物品会永久性损坏或短暂性污染感应头。·避免在报警器附近喷洒空气清新剂，发胶，油漆或其他的气雾剂。下面所列物质在浓度高时可能会导致报警器报警而非一氧化碳的报警；甲烷、丙烷、异丁烷、乙烯、乙醇、酒精、异丙烷、苯、甲苯、乙醛、醋酸盐、氢、硫化氢、二氧化硫。几乎所有的气雾喷射剂、酒精制剂、油漆、稀释剂、溶剂、粘合剂、发剂、须后水、香水、汽车排气（冷启动）和一些清洁剂代用品。二、 一氧化碳---无声杀手什么是一氧化碳？一氧化碳是一种无色无味的有毒气体，任何可燃物燃烧时都会产生：天然气、石油、木炭、甚至烟草。在有限的空气中燃烧时，会产生更多的一氧化碳；没有适当的通风口能到屋外，问题会更加严重。有些组织，如美国消费产品安全委员会，已向公众警告一氧化碳是家庭中致命的毒气。一氧化碳的影响有哪些？当吸入一氧化碳后，一氧化碳气体通过您的和血红细胞结合。这些称作血红蛋白的血红细胞的作用，是把氧气与血红细胞结合的速度要快200倍，会阻碍氧气进入您的心脏、大脑等要害部位。由于一氧化碳在血液中聚集，您的身体会缺氧。一氧化碳中毒的早期症状通常是头痛、眼花、呼吸减弱、恶心、呕吐、欲睡以及意识混乱。吸入高浓度的一氧化碳会在几分钟内致命，长时间吸入你浓度的一氧化碳也是危险的，长期暴露在低浓度的一氧化碳中可能会引起心脏和大脑永久性损害。在美国，由一氧化碳中毒引起的死亡率排在首位。根据某些临床记录，每年至少有10000名美国人受到一氧化碳中毒的影响。每个人都会受到一氧化碳影响，专家认为未出生婴儿、小孩、老人以及心脏或呼吸道疾病患者对一氧化碳的抵抗非常脆弱，最易引起死亡或受到严重的伤害。一氧化碳从何而来？在家里，帮于加热或炒菜的设备最有可能是一氧化碳的源头，车库内发动的汽车也会产生危险的一氧化碳。作为燃烧的副产品，一氧化碳来源于汽车、炉子、热水器、壁炉、柴炉碳烤架、煤气灶，天然气炉笼、暖气设备、微型发电机等。这些设备在通风良好时处在一个正常的工作状态中，致命的一氧化碳会被排到屋外，很快散去。但是很少的故障或使用不当都会导致一氧化碳在您家中聚集，在您知道它在何处之前就已使您致命。为了安全，要知道您家里的一氧化碳的可能来源。下在燃器具中燃烧的燃烧物和其烟囱通风孔应保持良好的一作状态。家庭安全提示·用壁炉或燃烧木材时要打开窗户，烧炉子或热水器时应有足够的室外空气。·注意一些问题可以显示燃器具的工作不正常。-热水供应减少-不能用炉子给房子取暖或长时间工作-烟煤熏黑器具-不熟悉的或烧焦的气味-黄色或橙色的火焰·了解一氧化碳中毒的症状：头痛、眼花、呼吸减弱、恶心、呕吐、欲睡、意识混乱、迷失方向性。·家人若出现象流感一样的症状就应认识到可能是一氧化碳中毒引起的，该症状在他们离开住处或较长时间后会有所改善但不会消失。·不要在家里、车库、船舱、娱乐车、或露营蓬内燃烧木炭。·不要没有相应知识、技术、和工具的情况下，检修或把燃具改型。·不要使用气炉、烘箱或衣服烘干机来取热。·不要在关闭的屋子里使用不接排气管的燃气用具、煤油或天然气加热器。·不要在封闭的地方象车库或地下室开动汽油发动机（象汽车、摩托车、割草机、花园设施或电动工具），即使打开外面的门窗也不行。三、报警器报警之前，应该知道哪些断定家中是否有人处于一氧化碳中毒的危险中，要特别警惕去保护处在一氧化碳中的高危病人。家里有婴儿或小孩吗？检查他们是否有一氧化碳中毒的迹象，因为他们可能无法解释清楚他们的症状，婴儿或小孩比健康成年人更受到一氧化碳中毒的伤害。孕妇应意识到，如果发生一氧化碳泄漏，即使她们未感到任何不适，她们腹中的胎儿仍会受到伤害。如果孕妇怀疑好可能吸入一氧化碳气体，应立即同医生联系。家中有老年人吗？或者是否有贫血患者、心脏病或呼吸道疾病、肺气肿或慢性支气管炎患者？这些人由于健康上的原因，在低浓度的一氧化碳仍会受到象高浓度一氧化碳中毒一样的危险。如果家中有人处在一氧化碳中毒的高度危险中，我们迫切要求您特别防范、防止可能中毒。假若报警器报警，将高危病人从屋里移走，并使用房间通风。高危病人不可再进入该住所，直到有关一氧化碳问题的源头检查出来并且修复使其修复使其恢复正常。一氧化碳泄漏的影响一氧化碳的浓度与健康成年人中毒的可能症状空气中一氧化碳的浓度 大致的吸入时间和出现的症状50ppm健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度200ppm 2-3小时后，轻微头痛、乏力400ppm 1-2小时内前额痛；3小时后威胁生命800ppm 45分钟内，眼花、恶心、痉挛；2小时内失去知觉；2-3小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心；1小时内死亡3200ppm 5-10分钟内头痛、眼花、恶心；25-30分钟内死亡6400ppm 1-2分钟内头痛、眼花、恶心；10-15分钟死亡12800ppm 1-3分钟内死亡注意：上表中的CO中毒症状，是对健康成年人而言，对于高危、脆弱人群，其反应不同。四、报警声响起时该做什么断定家中是否有人出现一氧化碳中毒症状：常见性轻微症状： 轻微头痛、恶心、呕吐、乏力常见性中等症状： 头痛、嗜睡、意识混乱、心律加快常见性极度症状： 痉挛、丧失意识、心肺衰竭、能引起大脑受伤和死亡一氧化碳可以致命！如果报警声响起：1） 关闭燃具及供气系统。2） 立即走到新鲜空气中—户外或打开的门窗处，清点人数；在急救人员赶到、房子安全通风、报工警器恢复正常状态前，不能再次进入室内。3） 如果报警器在于24小时内再次报警，则重复1）-2）步，并找有认可资格的技术员调查来自燃烧设备的一氧化碳源，检查该设备运行是否正确，如果在检查中发现问题，请立即维修该设备。一氧化碳中毒的治疗任何怀疑有一氧化碳中毒的人应离开潜在的危险环境，立即呼吸新鲜空气，并且去看医生。吸入一氧化碳后必须立即做检查，急性一氧化碳中毒通常用吸氧来治疗，当中毒严重时（如出现意识紊乱）用特殊的“高压氧”进行治疗，需要的话将由医生来决定并进行治疗。五、 技术信息型 号： AK-200FC 电 源： 9V电池12V 6LR61或6F22报警浓度： 150PPM（+/-50PPM）CO气体静态电流： 〈30Ua报警电流： 〈15mA（不带继电器），〈30mA（带继电器）工作范围： 温度：4℃—38℃，湿度：25%—85%报 警： 3M处85Db，频率约束KHz，红色LED快速闪烁静态指示： 红色LED每30秒闪烁一次低电压报警： 每30秒发出一“唧”声测试钮： 按下几秒发报警声示报警器正常概述在生产和生活环境中，含碳物质燃烧不完全，都可产生一氧化碳 （CO） .如不注意煤气管道的密闭和环境的通风等预防措施，吸入过量 CO 后可发生急性一氧化碳中毒 （acute carbon monoxide poisoning） .急性一氧化碳中毒是较为常见的生活性中毒和职业性中毒。病因CO 是无色、无臭、无昧的气体。气体比重0.967.空气中CO浓度达到12.5%时，有爆炸的危险。工业上，高炉煤气和发生炉含 CO30%~35% ；水煤气含 CO30%~40% .炼钢、炼焦、烧窑等工业在生产过程中炉门或窑门关闭不严，煤气管道漏气都可逸出大量 CO .在室内试内 燃机车或火车通过隧道时，空气中 CO 可达到有害浓度。矿井打眼放炮产生的炮烟中， CO 含量也较高。煤矿瓦斯爆炸时有大量CO产生。化学工业合成氨、甲醇、丙酮等都要接触 CO .在日常生活中，每日吸烟一包，可使血液碳氧血红蛋白（COHb） 浓度升至 %~6% .在吸烟环境中生活8小时，相当于吸5支香烟。煤炉产生的气体中CO含量高达6%~30%.室内门窗紧闭，火炉无烟囱，或烟囱堵塞、漏气、倒风以及在通风不良的浴室内使用燃气加热器淋浴，密闭空调车内滞留时间过长都可发生 CO 中毒。失火现场空气中 CO 浓度可高达 10% ，也可发生中毒。发病机制CO中毒主要引起组织缺氧。CO吸入体内后，85%与血液中红细胞的血红蛋白 （Hb） 结合，形成稳定的 COHb .CO与Hb的亲和力比氧与 Hb 的亲和力大240倍。吸入较低浓度CO 即可产生大量COHb.COHb不能携带氧，且不易解离，是氧合血红蛋白（O2Hb） 解离速度的1/3600.COHb 的存在还能使血红蛋白氧解离曲线左移。血氧不易释放给组织而 造成细胞缺氧。此外，高浓度CO还可与含二价铁的肌球蛋白结合，影响氧从毛细血管弥散到细胞内的线粒体，损害线粒体功能。同CO与还原型的细胞色素氧化酶的二价铁结合，抑制细胞色素氧化酶的活性，影响细胞呼吸和氧化过程，阻碍对氧的利用。但是氧与细胞色素氧化酶的亲和力大于CO.组织缺氧程度与血液中COHb占Hb的百分比呈比例关系。血液中 COHb% 与空气中 CO 浓度和接触时间有密切关系。CO 中毒时，体内血管吻合支少且代谢旺盛的器官如大脑和心脏最易遭受损害。脑内小血管迅速麻痹、扩张。脑内三磷酸腺苷 （ATP） 在无氧情况下迅速耗尽，钠泵运转不灵，钠离子蓄积于细胞内而诱发脑细胞内水肿。缺氧使血管内皮细胞发生肿胀而造成脑部循环障碍。缺氧时，脑内酸性代谢产物蓄积，使血管通透性增加而产生脑细胞间质水肿。脑血循环障碍可发生脑血栓形成、脑皮质和基底节局灶性的缺血性坏死以及广泛的脱髓鞘病变，致使少数患者发生迟发性脑病。病理改变急性 CO 中毒在 24 小时内死亡者，血呈樱桃红色。各脏器充血、水肿和点状出血。昏迷数日后死亡者，脑明显充血、水肿。苍白球出现软化灶。大脑皮质可有坏死灶，海马区因血管供应少，受累明显。小脑有细胞变性。有少数患者大脑半球白质可发生散在性、局灶性脱髓鞘病变。心肌可见缺血性损害或心内膜下多发性梗死。临床表现一、急性中毒正常人血液中COHb含量可达 5%~10% .急性CO中毒的症状与血液中COHb%有密切关系，同时也与患者中毒前的健康情况，如有无心血管病和脑血管病，以及中毒时体力活动等情况有关。按中毒程度可为三级。（ 一 ） 轻度中毒血液COHb浓度可高于10%~20%.患者有剧烈的头痛、头晕、心悸、 口唇粘膜呈樱桃红色、四肢无力、恶心、呕吐、嗜睡、意识模糊、视物不清、感觉迟钝、语 妄、幻觉、抽擂等。原有冠心病的患者可出现心绞痛。脱离中毒环境吸入新鲜空气或氧疗，症状很快消失。（ 二 ） 中度中毒血液COHb浓度可高达30%~40%.患者出现呼吸困难、意识丧失、昏 迷，对疼痛刺激可有反应，瞳孔对光反射和角膜反射迟钝，脏反射减弱，呼吸、血压和脉搏可有改变。经吸氧治疗可以恢复正常且无明显并发症。（ 三 ） 重度中毒血液COHb浓度可高于50%以上。深昏迷，各种反射消失。患者可呈去大脑皮层状态：患者可以睁眼，但无意识，不语，不动，不主动进食或大小便，呼之不应，推之不动，肌张力增强。常有脑水肿、惊厥、呼吸衰竭、肺水肿、上消化道出血、休克和严重的心肌损害、心律失常、心肌梗死、大脑局灶性损害及锥体系或锥体外系损害体征。皮肤可出现红肿和水痕，多见于昏迷时股体受压迫的部位。受压部肌肉可发生压迫性肌肉坏死 （横纹肌溶解症， rhabdonlyolysis） .坏死肌肉释放的肌球蛋白可引起急性肾小管坏死和肾衰竭。死亡率高，幸存者多有不同程度的后遗症。二、急性一氧化碳中毒迟发脑病 （ 神经精神后发症 ）急性一氧化碳中毒患者在意识障碍 恢复后，经过约 2~60 天的“假愈期”，可出现下列临床表现之一：①精神意识障碍：呈现痴呆木僵、语妄状态或去大脑皮层状态；②锥体外系神经障碍：由于基底神经节和苍白球损害 出现震颤麻痹综合征 （ 表情淡漠、四肢肌张力增强、静止性震颤、前冲步态 ） ；③锥体系神经 损害：如偏瘫、病理反射阳性或小便失禁等；④大脑皮质局灶性功能障碍：如失语、失明、不能站立及继发性癫瘸；⑤脑神经及周围神经损害：如视神经萎缩、昕神经损害及周围神经病变等。实验室及其他检查一、血液 COHb 测定可采用简易测定方法，如①加减法：取患者血液 1~2 滴，用蒸馏水3~4ml稀释后，加10% 氢氧化纳溶液1~2滴，混匀。血液中COHb增多时，加碱后血液仍保持淡红色不变，正常血液则呈绿色。本实验在 COHb 浓度高达 50% 时才呈阳性反应。 ②分光镜检查法：取血数滴，加入蒸馆水 10ml ，用分光镜检查可见特殊的吸收带。监测血中 COHb 浓度，不仅明确诊断，而且有助于分型和估计预后。二、脑电图检查 可见弥漫性低波幅慢波，与缺氧性脑病进展相平行。三、头部 CT 检查 脑水肿时可见脑部有病理性密度减低区。疾病概述 病因病理 临床表现 检查检验 诊断鉴别 并发症 治疗 预后预防诊断及鉴别诊断根据吸入较高浓度一氧化碳的接触史，急性发生的中枢神经损害的症状和体征，结合血液 COHb 及时测定的结果，按照国家诊断标准 （GB8781-88） ，可作出急性 CO 中毒诊断。职业性 CO 中毒多为意外事故，接触史比较明确。疑有生活性中毒者，应询问发病时的环境情况，如炉火烟囱有无通风不良或外漏现象及同室其他人有无同样症状等。急性 CO 中毒应与脑血管意外、脑震荡、脑膜炎、糖尿病酣症酸中毒以及其他中毒引起的昏迷相鉴别。既往史、体检、实验室检查有助于鉴别诊断。血液 COHb 测定是有价值的诊断指标，但采取血标本要求在脱离中毒现场 8 小时以内尽早抽取静脉血。因为脱离现场数小时后 COHb 即逐渐消失。治疗迅速将患者转移到空气新鲜的地方，卧床休息，保暖，保持呼吸道畅通。一、纠正缺氧迅速纠正缺氧状态。吸入含5%C02的氧气可加速COHb解离，增加CO的排出。吸入新鲜空气时，CO由 COHb释放出半量约需4小时；吸入纯氧时可缩短至30~ 40分钟，吸入3 个大气压的纯氧可缩短至20分钟。高压氧舱治疗能增加血液中溶解氧，提高动脉血氧分压，使毛细血管内的氧容易向细胞内弥散，可迅速纠正组织缺氧的有效率达 95%~100% .呼吸停止时，应及时进行人工呼吸，或用呼吸机维持呼吸。危重患者可考虑血浆置换。二、防治脑水肿严重中毒后，脑水肿可在24~48小时发展到高峰。脱水疗法很重要。目前最常用的是 20% 甘露醇，静脉快速滴注。待2~3天后颅内压增高现象好转，可减量。也可注射呋塞米 （ 速尿 ） 脱水。三磷酸腺苷、糖皮质激素如地塞米松也有助于缓解脑水肿。如有频繁抽搐、脑性高热或昏迷时间超过 10~21 小时者，首选药是地西泮，10~20mg静注，停止抽搐后再静滴苯妥英纳0.5~1g ，剂量可在4~6小时内重复应用，实施人工冬眠疗法。三、促进脑细胞代谢应用能量合剂，常用药物有三磷酸腺苷、辅酶A、细胞色素C和大量维生素C，及甲氯芬酶 （ 氯酯醒 ）250~500mg 肌注；胞磷胆碱（胞二磷胆碱 ）500~ 1000mg 加入5%葡萄糖溶液 250ml中静滴，每天一次。四、防治并发症和后发症昏迷期间护理工作非常重要。保持呼吸道通畅，必要时行气管切开。定时翻身以防发生褥疮和肺炎。注意营养，必要时鼻饲。高热能影响脑功能，可采用物理降温方法，如头部用冰帽，体表用冰袋，使体温保持在 32 ℃左右。如降温过程中出现寒战或体温下降困难时，可用冬眠药物。急性 CO 中毒患者从昏迷中苏醒后，应作咽拭子、血、尿培养，如有后发症，给予相应的治疗，严防神经系统和心脏后发症的发生，为有效控制肺部感染，应选择广谱抗生素。尽可能的严密临床观察 2 周。预后中毒较轻者可完全恢复。重症患者昏迷时间过长者，多提示预后严重，但也有不少患者仍能恢复。迟发脑病恢复较慢。有少数可留有持久性症状。预防1、加强预防CO中毒的宣传。居室内火炉要安装烟囱。烟囱室内结构要严密，室外应通风良好。2、厂矿应认真执行安全操作规程。煤气发生炉和管道要经常检修以防漏气。有 CO 的车间和场所要加强通风。加强矿井下空气中 CO 浓度的监测和报警。井下放炮后，必须经过充分通风换气，排出炮烟后才能进入作业面。进入高浓度 CO 的环境内执行紧急任务时，要戴好特制的 CO 防毒面具，系好安全带；两人同时工作，以便彼此监护和互救。3、经常测定工厂空气中 CO 浓度。我国规定车间空气中 CO最高容许浓度为 30mg/m 3 .
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