NDIR气体传感器
电调制非分光红外(NDIR)气体传感器
本文介绍一种采用电调制红外光源的新型红外气体传感器。该传感器通过采用电调制红外
光源，省却了传统方法中的机械调制部件；同时采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感器
以及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀金气室及数据采集系统，可以实现SO2、NO、CO2、CO、CH4、N2O等气体的实时测量。
一前言
NDIR红外气体分析仪作为一种快速、准确的气体分析技术，特别连续污染物监测系统（CEMS）以及机动车尾气检测应用中十分普遍。国内NDIR气体分析仪的主要厂家大都采用
国际上八十年代初的红外气体分析方法，如采用镍锘丝作为红外光源、采用电机机械调制红
外光、采用薄膜电容微音器或InSb等作为传感器等。由于采用电机机械调制，仪器功耗大，
且稳定性差，仪器造价也很高。同时采用薄膜电容微音器作为传感使得仪器对震动十分敏感，
因此不适合便携测量。随着红外光源、传感器及电子技术的发展，NDIR红外气体传感器在
国外得到了迅速的发展。主要表现在无机械调制装置，采用新型红外传感器及电调制光源，
在仪器电路上采用了低功耗嵌入式系统，使得仪器在体积、功耗、性能、价格上具有以往仪
器无法比拟的优势。
二NDIR气体分析基本机理
当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从
朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律。设入射光是平行光,其强度为I0,出射光的强度为I,气
体介质的厚度为L。当由气体介质中的分子数dN的吸收所造成的光强减弱为dI时,根据朗伯--
比尔吸收定律:dI/I=-KdN，式中K为比例常数。经积分得:lnI=-KN+α(1)，式中:N为吸
收气体介质的分子总数;α为积分常数。显然有N∝cl,c为气体浓度。则式(1)可写成:
I=exp(α)exp(-KN)=exp(α)exp(-μcL)=I0exp(-μcL)(2)
式(2)表明,光强在气体介质中随浓
度c及厚度L按指数规律衰减。吸收系数
取决于气体特性,各种气体的吸收系数
μ互不相同。对同一气体,μ则随入射波
长而变。若吸收介质中含i种吸收气体,
则式(2)应改为:
I=I0exp(-l∑μi c i)(3)
因此对于多种混合气体，为了分析特定
组分，应该在传感器或红外光源前安装
一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光
片，使传感器的信号变化只反映被测气体
浓度变化。
图1为NDIR红外气体分析原理图：以
CO2分析为例，红外光源发射出1-20um
的红外光，通过一定长度的气室吸收后，
经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后，由
红外传感器监测透过4.26um波长红外光的强度，以此表示CO2气体的浓度，
三电调制NDIR红外气体传感器关键技术
在设计传感器的光学系统部分时，为了减少红外传感器微弱信号的衰减以及外界信号干扰，将前置放大电路也一并放在光学部件上，并采取了一定的电磁屏蔽措施。为了使气体红外吸收信
号具有较好的分辨率，在进行结构设计时,红外光源、气室、红外探测器应设置在同一光轴上。此外为了使得信号足够大，可以使用椭圆型或抛物线型反射镜。红外光源由稳流供电,供
电电压和电流根据使用的光源不同而不同。工作时,传感器根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光通过窗口材料入射到测量气室,测量气室由采样气泵连续将被测气体通入测量气室,气体吸收特定波长的红外光,透过测量气室的红外光由红外探测器探测。由于调制红外光的作用红外传感器输出交流的电信号，通过其后的前置放大电路放大后在一次经过高精密放大整流电路，得到一个与被测气体浓度对应的直流信号送入测控系统处理。红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度。红外传感器信号经过测控系统,并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后,给出气体浓度测量值。
采用了以下关键技术：
1.红外光源及其调制
新型电调制红外光源等，升降温速度很快.
红外光源发射窗口上安装有透明窗,一方面可以保证发射的红外光波长在特定范围内,
适合于对常规的气体如CO2、CO、CH4、NO、SO2等气体进行测量。此外也可以阻止外界环境对
光源温度的影响。
2.镀膜气室
采用气室与外支撑分离的结构，安装时只需将气室固定安装在支撑结构的中心即可。此
种结构设计保证了该部件易于装卸﹑更换；同时由于与外支撑分离，进一步减小了外界条件
的影响，使仪器能适应复杂环境下工作。此外原来一些需要较长气室的传感器，采用以往方
法加工镀膜工艺十分困难，采用此法后将十分容易，成本也将大大降低。传统气室采用了与
外支撑一体化设计，具有制造容易﹑安装方便等优点，但受外界温度波动影响较大；其次，
由于被分析气体成分复杂，具有一定的腐蚀性，如SO2﹑NO x等，长时间使用后气室极易被污
染，直接影响测量精度。
3.红外探测器
红外探测器，NDIR气体传感器的核心部件，测量精度很大程度取决于传感器的性能高低。
本研究采用高灵敏度红外传感器，例如HTS E21F3.91/F4.26,在其封装上固定安装有针对不
同气体的窄带干涉滤光片,可以实现对不同气体的测量。为了确保红外探测器得到较强的稳
定信号，可以设计一种红外探测器定向轴，即使在前置放大板上焊接的红外探测器位置有一
定的偏差，本传感器也可确保与红外光源和气室位于同一光学中心轴上。
红外探测器接收红外光产生的信号十分微弱，极易受外界的干扰，因此稳定可靠的前置
放大电路是关键，最好采用高精密、低飘移的模拟放大电路，并采用窄带滤波电路。前置放
大电路具有精度高、漂移小、响应快的特点。前置放大出来的信号通过二级放大电路，直接
输出一个与气体浓度对应信号，并送入测控系统，通过非线性校正和补偿后得到气体浓度。
4、传感器测控系统
为了实现NDIR气体传感器的测量、控制以及自动标定等功能，需要一个合适的微控制器
来管理传感器。传感器测控系统通过采集红外输出信号及测量标准气体曲线，采用非线性
校正算法可以直接得到测量气体的浓度。
通过采用以上技术，NDIR红外气体传感器的结构比以往仪器将大大简化，仪器功耗也大
幅度降低（只有以往的1/4），传感器的成本也不到以往技术的1/4。此类传感器可以实现模
块化和标准化，因此更加适合在我国广泛使用。
半导体气体传感器的结构及原理
一、在博物馆文物、档案管理方面的运用 这是温湿度传感器应用的另一个领域。档案的纸张在温湿度适宜的条件可以多存放一些时间，而一旦温湿度条件遭到破坏纸张将要变脆，重要资料也将随之荡然无存，对档案馆进行温湿度记录是必要的，可以预防恶性事故的发生。使用温湿度传感器将使温湿度记录的工作得以简化，也将节约文物保管的成本，使这一工作得以科学化，不受到过多的人为因素的干扰。 二、在疫苗冷链中的运用 气体传感器主要针对于行业中的气体进行检测，在工业、电子、电力、化工、治金等行业中都有一定的应用。气体传感器的种类是比较多的，其中常用的主要有半导体式、接触燃烧方式、化学反应式、光干涉式、热传导式、红外线吸收散式等。而这当中以半导体气体传感器应用更为广泛。 半导体气体传感器由气敏部分、加热丝以及防爆网等构成，它是在气敏部分的sno2、fe2o2、zno2等金属氧化物中添加pt、pd等敏化剂的传感器。传感器的选择性由添加敏化剂的多少进行控制，例如，对于zno2系列传感器，若添加pt，则传感器对丙烷与异丁烷有较高的灵敏度;若添加pd，则对co与h2比较敏感。 气体传感器以陶瓷管为框架，外覆一层敏感膜的材料，利用膜两端的镀金引脚进行测量。敏感膜的材料最常用的有金属氧化物、高分子聚合物材料和胶体敏感膜等。它的两个关键部分是加热电阻和气体敏感膜。金电极连接气敏材料的两端，使其等效为一个阻值随外部待测气体浓度变化的电阻。由于金属氧化物有很高的热稳定性，而且这种传感器仅在半导体表面层产生可逆氧化还原反应，半导体内部化学结构不变，因此，长期使用也可获得较高的稳定性。 原理简介如下：金属氧化物一旦加热，空气中的氧就会从金属氧化物半导体结晶粒子的施主能级中夺走电子，而在结晶表面上吸附负电子，使表面电位增高，从而阻碍导电电子的移动，所以，气体传感器在空气中为恒定的电阻值。这时还原性气体与半导体表面吸附的氧发生氧化反应，由于气体分子的离吸作用使其表面电位高低发生变化，因此，传感器的电阻值要发生变化。对于还原性气体，电阻值减小;对于氧化性气体，则电阻值增大。这样，根据电阻值的变化就能检测气体的浓度。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/4514007476.html,。
几种气体传感器的研究进展
一、前言 1964 年，由Wickens 和Hatman 利用气体在电极上的氧化还原反应研制出了第一个气敏传感器，1982年英国Warwick 大学的Persaud 等提出了利用气敏传感器模拟动物嗅觉系统的结构，自此后气体传感器飞速发展，应用于各种场合，比如气体泄漏检测，环境检测等。现在各国研究主要针对的是有毒性气体和可燃烧性气体，研究的主要方向是如何提高传感器的敏感度和工作性能、恶劣环境中的工作时间以及降低成本和智能化等。 下面简单介绍各种常用的气体传感器的工作原理和一些常用气体传感器的最新的研究进展。 二、气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间 接的检测。 接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。 电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯—比尔（Lambert－Beer）吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：
微流红外气体传感器
微流红外气体分析仪器在CEMS应用中的关键难点及检定方法探讨前言：节能减排是世界范围内的主旋律，更是我国的基本国策。近三十年来经济得到快速发展，而由此带来的空气污染问题也是非常严重，为防止空气质量恶化、维护国民的身体健康、改善生活环境及提高生活质量，国家颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》，国家、地方也制定了相应的大气污染物排放标准，并要求固定污染源必须安装CEMS，实施大气污染源排放污染物总量监测与控制。因此，安装稳定、可靠的CEMS至关重要。根据《固定污染源烟气排放连续监测技术规范HJ75-2007》和《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及监测方法HJ76-2007》的要求，气态污染物CEMS主要有完全抽取法、稀释抽取法、直接测量法，从准确性、经济性、运行稳定性、维护便捷性等方面考虑，目前国内绝大部分CEMS采用完全抽取法，分析主机采用微流方法的红外气体分析仪器。目前对于CEMS配套的仪器主要来自于ABB\SIMENSE\FUJI\HORIBA等企业，国内的主要分析仪器厂家依然使用80年代的微音器技术。对于不同的红外气体监测方法和仪器，怎样在原理上确保仪器的精度和稳定性，以及现场的适应性，我国没有系统的研究。本文试图对红外气体分析仪器的技术关键以及检定方法做一探讨。1．概述目前国际上气态污染物成分测量方法主要有非分光红外（NDIR）、紫外（UV）、化学发光（CLD）等，国内外CEMS运行情况表明，非分光红外方法是CEMS应用的主流。下图是日本1997年CEMS所用仪器测量方法的分配比例图。 图1 日本1997年统计的CEMS所用仪器测量方法比例图 1.1分析方法比较表1 不同气态污染物分析方法比较一览表 比较项目NDIR CLD UV 工作原理根据不同气体成分对于特定波长的红外线有吸收特性，来确定相应组分的浓度，满足朗伯-比尔定律。根据化学发光反应在某一时刻的发光强度或反应的发光总量来确定反应中相应组分含量的分析方法。根据不同气体成分对于特定波长的紫外线有吸收特性，来确定相应组分的浓度，满足朗伯-比尔定律。测量成分SO2/NOxNOx SO2/NOx价格水平适中昂贵适中使用寿命长中短维修难易程度容易复杂复杂由上表所示，CLD测试方法只能测试NOx，若需要测试SO2还需配备其他仪表，而且价格水平较高；UV紫外吸收方法能够满足低浓度SO2测试的需要，但是用于测试NOx等气体效果不是很好，另外由于紫外光源寿命一般不高于6个月，存在寿命短的问题。NDIR非分光红外在国际上仍然是SO2、NOx的首选测试方法，如西门子的Ultramat 23、Ultramat 6系列，ABB的AO2000、AO3000系列，以及富士的ZRE、ZRJ系列等。1.2 NDIR非分光红外分类比较NDIR非分光红外方法一般分为单光源双光束（Single source Dual beam）、单光源单光束（Single source Single beam）；按照检测传感器分类，可以分为热电堆、微音电容(Condenser Micro-Phone)、微流传感器(Mass Flow)三种，其性能特点如表2所示：表2 NDIR非分光红外方法分类比较 比较项目半导体传感器类微音电容微流传感器（传统）微流传感器（改进）测量精度一般高高高分辨率低中高高测量成分SO2/NOx SO2/NOx SO2/NOx SO2/NOx受水分影响有有有无HC化合物影响有有有无抗振性能好差好好 半导体类红外气体传感器（水泥生产过程的CO监测、TOC 分析） 微音器类红外气体传感器（深圳某公司使用，国内北分、川仪等） 微流红外气体传感器（某公司基于SIMENSE平台改装烟气分析仪） 具备调水功能的微流红外气体传感器（FUJI ZRJ\SIMENSE U23） 1.3 NDIR非分光微流红外烟气分析仪存在的问题综合国内外多年的CEMS运行经验来看，CEMS配套的NDIR红外气体分
气体传感器的分类及应用
气体传感器的分类及应用 所谓气体传感器是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的仪表。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面，气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量等。在电力工业等生产制造领域，也常用气体传感器定量测量烟气中各组分的浓度，以判断燃烧情况和有害气体的排放量等。在大气环境监测领域，采用气体传感器判定环境污染状况，更是十分普遍。 气体传感器的分类，从检测气体种类上，常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器；从仪表使用方法上，分为便携式和固定式；从获得气体样品的方式上，分为扩散式(即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式(是指通过使用吸气泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释，又可细分为完全吸入式和稀释式等)；从分析气体组分上，分为单一式 (仅对特定气体进行检测)和复合式(对多种气体成分进行同时检测)；按传感器检测原理，分为热学式、电化学式、磁学式、光学式、半导体式、气相色谱式等。
热学式气体传感器 热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛(如H2、CO2、SO2、NH3、Ar 等)。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧)，其典型为催化燃烧式气体传感器，其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸气、酒精乙醚蒸气等。美国RAE Systems公司生产的FGM-3100催化燃烧式可燃气体检测仪，其采样方式为扩散式，检测精度达±2%满量程，响应时间<15s。 催化燃烧式气体传感器 催化燃烧式气体传感器的主要优点是对所有可燃气体的响应有广谱性，对环境温度、湿度影响不敏感，输出信号近线性，且其结构简单，成本低。但其主要不足是精度低，工作温度高 (内部温度可达700～800℃)，电流功耗大，易受硫化物、卤素化合物等中毒的不利影响等。
红外甲烷(CH4)传感器模块
产品的结构与特点 ◆NDIR 红外测量原理◆单光源、双光束◆数字信号处理◆温度自动补偿 ◆4-20mA/0.4-2V 、UART 、Modbus 多种信号输出可选 ◆进口元器件，性能稳定，波动小◆长寿命，可自动零点校准◆多点标定，量程范围内线性良好◆可按用户要求订制气体种类、量程 及精度等级 圣凯安科技研发、生产的NE-101系列高精度红外气体传感器是一款采用NDIR红外吸收检测原 理的气体传感器模组。该传感器采用国外进口光源、特殊结构的光学腔体和双通道探测器，实现空间双光路参比补偿，微处理器进行信号采集、处理和输出，线性误差优于满量程的±1%、零点漂移小，具有很好的选择性，高灵敏度，无氧气依赖性，寿命长，低功耗；内置温度传感器，可进行温度补偿；同时具有4-20mA /0.4-2V、UART、Modbus （用户可选）输出；报警点可设置，能够简单、快速地与现有的监测和控制系统相连接，方便客户各种应用 NDIR 红外气体 检测模块NE-101 NE Sensor
检测气体SF6CO2CH4HC 检测量程（其他量程请咨询技术人员）0-1000ppm0-2000ppm0-5000ppm0-5000ppm 0-1500ppm0-5000ppm0-1%VOL0-1%VOL 0-2000ppm0-1%VOL0-100LEL0-100LEL 0-3000ppm0-5%VOL0-10%VOL0-10%VOL 分辨率1ppm;0.1%LEL(根据检测范围) 进气方式管道式扩散式 气体接口3mm(inner);5mm(outer)/ 气体流量0.2…0.5L/min(稳定) 气室尺寸(L)76x(W)51x(H)22mm 预热时间<2min;<30min(达到技术标准) 运行电压9-36VDC 输出波动0.5%FS 输出信号4-20mA/0.4-2V、UART、Modbus（RTU、ASCLL、自定义）使用温度‐10℃—50℃ 温度对零点影响0.1%FS per℃ 存储温度‐20℃…60℃ 环境压力800hPa—1200hPa 环境湿度0%…95%(rel.) 响应时间<30s(@0.3l/min)<60s(@0.3l/min)检测下限2%FS 重复性1%FS 线性误差2%FS
气体传感器—空气污染物检测基本方法
气体传感器—空气污染物检测 气体传感器常用于探测可燃、易燃、有害气体的浓度，以及检测其他空气中常见气体的浓度。气体传感器按照检测原理不同，分为半导体式、电化学式、气相色谱式、热学式、磁学式、光学式等。可检测的气体包括：一氧化碳、二氧化碳（CO 、CO ），二氧化硫（SO ），氮氧化物（NO 、NO ），甲醛，苯及总挥发性有机化合物（TVOC ），氧气（O ），氢气（H ），碳氢化合物等。 1）半导体式气体传感器 半导体式气体传感器是根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体 浓度测量的。 从作用机理上可分为表面控制型（采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件）、表面电位型（采用半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件）、体积控制型（基于半导体与气体发生反应时体积发生变化，从而产生电导率变化的工作原理）等。具有结构简22222
单、检测灵敏度高、反应速度快等诸多实用性优点，但其主要不足是测量线性范围较小，受背景气体干扰较大，易受环境温度影响等。 2）电化学式气体传感器 电化学式气体传感器是利用被测气体的电化学活性，将其电化学氧化或还原，从而分辨气体成分，检测气体浓度的。较常见的电化学传感器类型有原电池型、恒定电位电解池型等。 目前，电化学传感器是检测有毒、有害气体最常见和最成熟的传感器。其特点是体积小，功耗小，线性和重复性较好，分辨率一般可以达到0.1ppm，寿命较长。不足是易受干扰，灵敏度受温度变化影响较大。
3）气相色谱式分析仪 气相色谱式分析仪是基于色谱分离技术和检测技术，分离并测定气样中各组分浓度，因此是全分析仪表。气相色谱仪的主要优点是灵敏度高，适合于微量和痕量分析，能分析复杂的多相分气体。缺点是定期取样不能实现连续进样分析，系统较为复杂，多用于试验室分析用，不太适合工业现场气体监测。 4）热学式气体传感器 热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。 热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛，包括H、CO、SO、NH、Ar等。 2223
气体传感器的结构与装配
半导体氧化物气体传感器的结构与装配 一、实验目的 1、了解气敏传感器的结构； 2、提高学生的操作能力，能够独立制作气敏元件。 二、复习内容 对纳米氧化锌粉体进行合成，并得到了不同处理条件下的样品。本次实验主要是气敏元件的制作。 三、化学试剂 纯水、聚乙二醇 四、仪器与材料 玻璃片、一次性胶头滴管、研钵、镊子、微型刷涂笔、电阻丝、陶瓷管、气敏底座、电烙铁、焊锡、泡沫板、细铁丝、剪刀、锉刀、万用表、 五、实验步骤 1、气敏传感器的结构：底座、陶瓷管、电阻丝。 2、制作气敏件：首先将底座固定在泡沫板上固定，将陶瓷管的四只金属爪用镊子拉直， 套在准备好的细铁丝上。用镊子将金属爪放在底座的金属柱上（注意摆放的位置）， 接通电烙铁的电源（注意避免烫伤），待加热完成后，蘸取焊锡，将金属爪固定在 金属柱上。金属爪焊接完成后，将电阻丝穿过陶瓷管，以同样的操作过程焊在底座 上。操作过程中要迅速，依次将金属爪与电阻丝焊在底座上。制作完成后将多余外 露的电阻丝用剪刀剪下。最后用万用表测试焊接处是否密实。 3、涂刷粉体：将适量粉体置于研钵中研磨均匀，取少量放在准备好的玻璃片上，滴1-2 滴纯水形成均匀且粘度适中的浆体，用微型刷涂笔蘸取少许均匀得涂覆于陶瓷管表 面。注意在涂覆过程中，每次取少量浆体，保证涂抹均匀，待一层晾干后再涂下一 层，涂层不可过厚。 4、气敏元件老化：先将制作好的气敏元件置于阴凉处阴干24h，再将其置于AS-20传 感器老化台上于80mA老化24小时，160mA老化2h，（每组标号自己的序号，不 要和其他组重复）即得ZnO气敏元件。 六、思考题 1、样品涂覆完成后，老化的目的是什么？ 2、如果涂层过厚，会对元件的气敏性能产生怎样的影响？
几种气体传感器的检测原理
几种气体传感器的检测原理 新世联科技有限公司为你分享：几种气体传感器的检测原理 包含以下几种气体传感器： 金属氧化物半导体传感器\ 催化燃烧式气体传感器 \ 定电位电解式气体传感器\ 迦伐尼电池式氧气传感器\ 红外传感器\ PID光离子气体传感器 \ 检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，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，以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 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。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，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。 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。 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10~30μm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。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。
气体传感器Word版
实验八气体传感器实验 【实验目的】 1. 理解气体传感器的工作原理； 2. 掌握单片机驱动气体传感器的方法。 【实验设备】 1. 装有IAR 开发工具的PC 机一台； 2. 下载器一个； 3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。 【实验要求】 1. 编程要求：编写气体传感器的驱动程序； 2. 实现功能：检测室内的有害气体并输出标志位； 3. 实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示。 【实验原理】 1. 气体传感器简介 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 2. 气体传感器分类及在本实验中的应用 气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。 半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。原理如下图所示：
根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。 本实验采用的是电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02 等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。 3. 气体传感器MQ-6 灵敏度特性 符号参数名称技术参数备注 Rs敏感体电 阻10KΩ-60KΩ探测范围： 100-1000ppm 检测目标：LPG、 丁烷、丙烷、LNG α （1000ppm/4000PPMLNG） 浓度斜率≤0.6 标准工作条件温度：20℃±2℃ Vc：5.0V ±0.1V 相对湿度：65﹪±5﹪ Vh： 5.0V±0.1V 预热时间不少于24 小时 【电路连接】 电路连接如图所示。
热学式气体传感器的分类及作用
热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛（如h2、co2、so2、nh3、ar等）。 热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应（即燃烧），其典型为催化燃烧式气体传感器，其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的co、h2 、c2h2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的ch4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸气、酒精乙醚蒸气等。 美国rae systems公司生产的fgm-3100催化燃烧式可燃气体检测仪，其采样方式为扩散式，检测精度达±2%满量程，响应时间《15s。催化燃烧式气体传感器的主要优点是对所有可燃气体的响应有广谱性，对环境温度、湿度影响不敏感，输出信号近线性，且其结构简单，成本低。但其主要不足是精度低，工作温度高（内部温度可达700～800℃），电流功耗大，易受硫化物、卤素化合物等中毒的不利影响等。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/4514007476.html,/
气体传感器实验
气体传感器实验 学院：计信专业：自动化 姜木北 【实验目的】 1. 理解气体传感器的工作原理； 2. 掌握单片机驱动气体传感器的方法。 【实验设备】 1. 装有IAR 开发工具的PC机一台； 2. 下载器一个； 3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。 【实验原理】 1. 气体传感器简介 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 2. 气体传感器分类及在本实验中的应用 气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。如图 1.112所示： 根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。 本实验采用的是电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。 3. 气体传感器MQ-6灵敏度特性灵敏度特性如下图：1.16所示。
各类气体传感器的原理、结构及参数
各类气体传感器的原理、结构及参数 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体种类繁多，性质各异，因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等；用于检测有毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、砷烷等；用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉中的氧气、热处理炉中的二氧化碳；用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NOx、CH4、O3，家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还可分为干式和湿式两类；按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类；按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类。 半导体气体传感器 半导体气体传感器可分为电阻型和非电阻型(结型、MOSFET型、电容型)。电阻型气敏器件的原理是气体分子引起敏感材料电阻的变化；非电阻型气敏器件主要有M()s二极管和结型二极管以及场效应管(M()SFET)，它利用了敏感气体会改变MOSFET开启电压的原理，其原理结构与ISFET离子敏传感器件相同。 电阻型半导体气体传感器 作用原理 人们已经发现SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等材料都存在气敏效应。用这些金属氧化物制成的气敏薄膜是一种阻抗器件，气体分子和敏感膜之间能交换离子，发生还原反应，引起敏感膜电阻的变化。作为传感器还要求这种反应必须是可逆的，即为了消除气体分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。SnO2薄
基于石墨烯的气体传感器
基于石墨烯的气体传感器 因为它们的原子厚度的二维共轭结构，高导电性和大的比表面积的石墨材料已广泛探索了气体传感器的制造。这篇专题文章总结了对用于此目的石墨烯材料的合成的最近的进展，并应用于制造气体传感器的技术。该组合物中，结构上的缺陷以及基于石墨烯的传感层和气体传感器的性能检测设备的配置形态的影响也将进行讨论。 1引言 气体传感器，可用于检测可燃，易燃和有毒气体的设备，和/或氧的消耗.这种类型的装置也被广泛用于工业或灭火。各种材料如光学flbers，无机半导体，共轭聚合物和碳纳米材料已探索到制造气体传感器中.在这其中，基于石墨烯的气体传感器最近引起了强烈的关注，主要是由于原子厚度的二维结构和石墨烯层.石墨烯的优异性能是一种独特而有吸引力的传感材料做为气体传感器。首先，石墨烯具有大的理论比表面积（2630 M2G≤1）。单层石墨烯片的所有原子可以被认为是表面原子和它们能吸附气体的分子，提供每单位体积的最大感测区域。其次，石墨烯片之间的相互作用和吸附可能因微弱的范德华力，以强大的共价键。所有这些相互作用的扰动将石墨烯的电子系统，该系统可以容易地MONI-tored通过方便的电子方法。第三，石墨烯的电荷载流子有静止质量为零靠近其狄拉克点和石墨烯在室温下表现出显着的高载流子迁移率（200000 cm2V？1秒≤1）与α1012厘米？2载流子密度，对应于10的电阻率？6U.2Actu盟友，石墨烯比银导电并具有在室温下的物质中是最低的电阻率迄今已知的. 另外，石墨烯具有固有的低的电噪声，由于其高品质的晶格连同其二维结构，使得它能够屏蔽比一维对应更多的电荷波动。其结果是，少量的额外的电子可引起石墨的电导率有明显的变化。的确，一个非常小的变化所引起的气体吸附的石墨烯片的电阻甚至下降到了分子水平是可检测的。而且，石墨烯片，也可用于制造四点式设备，以有效地消除接触电阻的影响。四，化学转化的石墨烯（CCG）的材料（如还原的石墨烯氧化物或RGO），可以在大规模的成本相对较低合成。 此外，RGO片都能够被处理或组装成超薄感测层通过各种例如铸造，喷墨打印，朗缪尔- 布洛杰特法和层- 层沉积湿法技术，从而简化了制造气体传感器的过程。RGO也可以通过与其它感测组件共混或用官能团化学键接枝到调节其电子结构和相互作用与气态分析官能化。实际上，石墨烯材料已广泛用于检测有毒和爆炸性气体。 在这篇专题文章基础上我们将系统地从几个方面，包括传感机制，气体传感器的制造，检测性能和未来前景的石墨烯材料，讨论气体传感器。 元文京在吉林大学化学系在2011年获得了理学士学位，获硕士学位，她目前在清华大学化学系石高全的研究小组任研究员，pH值D.候选人。她的研究兴趣主要集中在石墨烯为基础的传感器上。
气体传感器原理
气体传感器原理
分析气体传感器选择及其分类 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。（简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。） 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 稳定性：传感器在整个工作时间基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。 响应特性（反应时间）：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率围，必须在允许频率围保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因而频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点 (稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过大的误差。 线性围：传感器的线性围是指输出与输入成正比的围。以理论上讲，在此围，灵敏度保持定值。传感器的线性围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的围，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 灵敏度的选择通常在传感器的线性围，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的于扰信号。
常见气体传感器的种类
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。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输 出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，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。 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。
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10~30μm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。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反 应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。 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。
基于气敏传感器的
（基于气敏传感器的）驾驶员酒精浓度测试仪 通信一班丁西峰201108120200 一、设计要求： （1）测试浓度：安全浓度≤0.25mg/L，0.4mg/L＜酒驾浓度＞0.25mg/L，醉驾浓度≥0.4mg/L （2）显示方式：LCD显示 （3）供电电压：3VDC （4）控制方式：单片机控制 二、总体设计方案： 1、设计要求分析 （1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LCD 显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。 （2）从便携式的角度出发，系统成功使用了大屏幕液晶显示器以及小键盘。由单片机系统控制键盘和LCD 显示来实现人机交互操作，界面友好。 （3）软件系统采用汇编语言编写，在兼顾实时性处理的同时也能很方便地进行数据处理。 2、设计方案 设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电 压值且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器 转换得到数据送入单片机进行处理。此外，还需接人LED显示，4*4键盘，报警电路等。其总体框图如图所示。 三、各模块电路设计及分析 1、酒精传感器的选择 由于本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采 用气敏传感器。 考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精 气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3 型气敏传感器。其有很高的灵敏度、良好
的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。MQ3 型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路，其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻值的变化。传感器的表面电阻RS 的变化，是通过与其串联的负载电阻RL 上的有效电压信号VRL 输出面获得的。二者之间的关系表述为：RS／RLVC-VRL／VRL，其中VC 为回路电压为10V。负载电阻RL 可调为0．5-200K。加热电压Uh 为5v。上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热 5 分钟。 MQ-3型气敏传感器的敏感部分是由金属氧化物（二氧化锡）的N型半导体微晶烧结层构成。当其表面吸附有被测气体酒精分子时，表面导电电子比例就会发生变化，从而其表面电阻会随着被测气体浓度的变化而变化。由于这种变化是可逆的，所以能重复使用。 图1 MQ3 结构和外形 图2 MQ3 结构图
气体传感器的检测原理
气体传感器的检测原理 检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，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。 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。 催化燃烧式传感器。 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，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。 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。 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10~30μm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。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。
气体检测传感器原理
气体检测传感器原理 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。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，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。 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。 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10~30μm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。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。 PID光离子化气体传感器