气体浓度传感器

气体浓度传感器气体浓度传感器按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、 催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外 式传感器、PID光离子化传感器等，以下简单概述各种传感器的原理及特点。1、金属氧化物半导体式传感器金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率 通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较 大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前 广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。金属氧化物半导体式传感器按照半导体变化的物理特性，可分为电阻型和非 电阻型。电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测 气体的成分或浓度；非电阻型半导体气敏元件是利用其他参数，如二极管伏安特 性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测气体。2、催化燃烧式传感器催化燃烧式传感器具有结构简单、线性好和劣化机理明确等优点，已经广泛 应用在煤矿瓦斯检测、家庭燃气报警等可燃性气体检测的场合。催化燃烧式传感 器原理简单，可燃性气体在催化剂上燃烧产生的热量传导到催化剂包覆的白金线 圈上，使其温度上升、电阻增大，由催化元件、参考元件和两个固定电阻构成桥 式电路（图 1），感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻 的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的 放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。V）图 1 催化燃烧式传感器测试原理3、定电位电解式气体传感器定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国 外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构： 在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间 充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电 极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电 解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的 平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。4、迦伐尼电池式氧气传感器 隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构：在塑料容器的一面装有对氧气透过性 良好的、厚1030ym的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属（铂、 黄金、银等）阴电极，在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极（用铅、 镉等离子化倾向大的金属）。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧 化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，电流的大小与氧气的多少成正比， 由于整个反应中阳极金属有消耗，所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日 趋成熟，完全可以国产化此类传感器。5、红外式传感器红外气体传感器是基于气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度 与吸收强度关系（朗伯一比尔Lambert一Beer定律）来感知气体组分并确定其浓 度的气体传感器。由于具有特定分子振动的气体才能利用该原理进行检测，因此 测量气体种类非常有限，最常见的目标气体是甲烷和C02,此外和基于化学原理 的传感器相比，其灵敏度较低，但是由于其在室温下工作，不需要加热，具有本 质安全的优势。最近，由于热释电红外探测器的研制成功，红外信号的检出已经 不仅仅依赖于分光技术，非分光红外（NDIR）气体传感器已成为目前的研究热点。6、PID 光离子化气体传感器PID 由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电 场，待测气体在紫外灯的照射下，离子化，生成正负离子，在电极间形成电流， 经放大输出信号。 PID 具有灵敏度高，无中毒问题，安全可靠等优点。