气体检测技术文献综述
检测的新技术——气体示踪检测技术
检测的新技术——气体示踪检测技术随着环境污染日益加剧，人们对空气质量的关注度也日益提高，空气污染对人类健康的危害不容忽视。
因此，气体检测技术成为目前环保领域的关键技术之一，多种气体检测器也应运而生，如VOC检测器、PM2.5检测器、CO2检测器等。
然而，传统的气体检测方法存在一些缺点，例如在检测过程中需直接接触被检测物体，对检测精度有一定影响，同时也存在不能准确定位的问题。
针对此类问题，近年来，气体示踪检测技术应运而生。
它是一种利用气体示踪剂来检测目标物的技术，具有检测精度高、准确定位、无需接触被检测物体等特点，正逐渐成为气体检测的主流技术之一。
那么，气体示踪技术到底是什么呢？它又有哪些优势？气体示踪技术的基本原理气体示踪技术是一种基于气体示踪剂的检测方法，它主要包含以下两个部分：•气体示踪剂的生成和释放•气体检测仪的监测和跟踪气体示踪剂是一种特定的气体，它可以被释放到被检测的环境中。
在释放后的气体示踪剂的存在下，通过检测仪器对环境中示踪剂的浓度等特征进行监测，进而推断出被检测目标物的位置和扩散范围等信息。
具体来说，首先需要选择合适的气体示踪剂。
对于不同的被检测物质，选择的气体示踪剂也不同。
然后，通过一定的技术手段，将气体示踪剂释放到被检测的环境中。
一般而言，气体示踪剂的释放方式有压缩储存、液态喷洒、气态扩散等多种方式。
被释放的气体示踪剂会随着被检测环境气体流动而扩散，在环境中形成较高浓度的区域，然后通过气体检测仪器对外界环境进行监测和跟踪，实现对目标物的检测。
气体示踪技术的优势相对于传统的气体检测技术，气体示踪技术具有以下优势：1.检测精度高气体示踪技术可以在较长的时间和空间尺度内对目标物进行检测，因此可以提高检测的精度和准确性。
同时，对于需深入检测的区域，通过对示踪剂释放和检测仪的灵敏度控制，可以实现针对性检测和跟踪。
2.具有准确的定位能力传统的气体检测技术需要在被检测的物体上安装检测设备，因此定位精度受到了限制；而利用气体示踪技术进行检测时，只需要在环境内释放气体示踪剂，就可以确定目标物的位置和扩散范围。
大气环境中微量气体的探测技术研究
大气环境中微量气体的探测技术研究气体在大气环境中的监测和探测一直是环境科学和工程领域的关键问题之一。
微量气体的探测技术研究对于大气污染分析、气候研究、健康评估以及环境保护等方面具有重要意义。
随着科技的不断发展，人们对这方面的研究也越来越多。
一种常用的微量气体探测技术是气相色谱法。
该技术通过将大气样品注入到色谱柱中，利用样品在固定相和流动相中的不同“亲和性”来实现气体的分离和检测。
气相色谱法具有分离效果好、分析速度快、敏感度高等优点，已经成为大气环境中微量气体分析的常用方法之一。
然而，传统的气相色谱法在样品制备、气体分离技术以及检测器等方面仍存在一些问题和局限性。
为了突破这些限制，研究人员进行了许多创新尝试。
近年来，微流控技术的发展为大气环境中微量气体的探测提供了新的机遇。
微流控技术利用微小尺寸的通道和微型流体控制来改善气体的传质和分离效果。
通过优化微流控芯片的结构和流体动力学特性，可以实现更高的分离效率和分析速度，并最大程度地减小样品消耗和废液排放。
微流控技术与传统气相色谱法的结合，可以充分发挥它们各自的优势，提高样品处理和检测的效率。
除了气相色谱法，还有一些其他的微量气体探测技术得到了广泛的研究和应用。
例如，激光吸收光谱法、质谱法和电子鼻等。
激光吸收光谱法利用激光的选择性吸收性质来检测大气中的特定气体分子。
质谱法则通过在整个电磁频谱范围内分析气体离子的质量谱图，实现对不同气体分子的定量和定性分析。
电子鼻则利用一组传感器阵列，模拟人类嗅觉系统，对大气中的气体进行“嗅探”。
这些技术在实际应用中具有灵敏度高、快速响应等特点，已被广泛应用于大气污染监测和室内空气质量评估等领域。
在微量气体探测技术的研究中，还存在一些挑战和待解决的问题。
首先，目前的探测技术往往需要昂贵和复杂的仪器设备，提高了成本和技术门槛。
即使是一些较为简单和低成本的设备，其可靠性和准确性仍然需要进一步改进。
其次，实际大气环境中存在着复杂的气体组分和可能的干扰物质，这要求探测技术具有高选择性和抗干扰能力。
气体检测分析技术的研究与应用
气体检测分析技术的研究与应用气体检测分析技术是指采用各种物理化学手段进行气体检测和分析。
该技术目前广泛应用于环境监测、工业生产、医疗卫生等领域。
本文将从气体检测分析技术的原理、应用和发展趋势等方面进行探讨。
一、气体检测分析技术的原理气体检测分析技术涉及到多种检测手段，包括光学、电化学、热学、质谱学等。
其中，光学检测技术是应用最广泛的一种。
光学检测技术主要利用气体对光的吸收、散射、发射等特性进行分析。
常见的光学检测技术包括红外吸收光谱、紫外可见吸收光谱、拉曼光谱、荧光光谱等。
红外吸收光谱技术是最为常见的一种，它利用气体吸收红外光的特性，可以确定气体分子中特定化学键的存在情况。
电化学检测技术主要利用气体与电极之间的化学反应进行分析。
常见的电化学检测技术包括电化学传感器、气敏电极等。
电化学传感器一般采用化学传感作用原理，将气体分子与特定的化学反应物结合，通过电化学测量气体浓度。
气敏电极则根据气敏材料电阻率与气体浓度之间的关系测定气体浓度。
热学检测技术主要利用热噪声测量气体浓度。
热噪声是一种随机的、频率范围广泛的电信号，它可以测量气体中的温度变化。
对于一定体积的气体，测量其温度变化可以得出气体浓度。
但是，热学检测技术对气体的分子大小、结构等要求较高。
质谱技术是一种高灵敏度、高分辨率的气体检测分析技术。
它通过将气体样品分离成不同的离子，再根据离子质量、比例等获得气体组成信息。
质谱技术常用于气体组分分析、气体流场分析等领域。
二、气体检测分析技术的应用1.环境监测气体检测分析技术在环境监测中的应用越来越广泛。
通过对大气、水、土壤中的污染物进行检测和分析，可以及时发现环境污染的情况，并采取相应的措施保护环境。
例如，通过对空气中二氧化硫、二氧化氮等污染物的检测，确定其浓度和分布范围，可以制定相应的减排政策和措施。
同时，也可以通过气体检测分析技术对大气中的温室气体进行监测，控制温室效应，保护环境。
2.工业生产气体检测分析技术在工业生产中的应用也十分广泛。
环境气体检测技术和应用研究
环境气体检测技术和应用研究随着工业、交通、生活等各种领域的快速发展，环境气体污染问题也变得越来越严重。
环境气体检测技术的发展和应用，成为了控制和防治环境污染的有效手段。
本文将从环境气体检测技术的发展历程和应用情况两个方面进行探讨。
一、环境气体检测技术的发展历程从20世纪70年代开始，环境气体检测技术逐渐兴起。
当时，主要的环境气体检测方法是通过现场取样后离线分析的方法。
这种方法的局限性在于样品取样的位置受到限制，难以实现对大面积、远距离范围内的气体监测。
随着技术的不断发展，多项新的环境气体检测技术随之出现。
其中，遥感技术是最具代表性的一种。
该技术通过利用远距离或大面积范围内气体辐射光谱特性进行分析，实现对空气中气体成分的分析。
这种方法不需要现场取样，能实现对大范围内的气体监测，因此受到广泛关注和应用。
例如，利用激光雷达技术可以远距离扫描建筑、交通道路等区域，实现对空气中颗粒物分布的监测；利用红外光谱分析技术可以对CO2、CH4等气体进行探测；利用光电探测技术和电子束技术，可以实现对空气中微粒和细菌的监测，等等。
二、环境气体检测技术的应用情况环境气体检测技术的应用范围十分广泛，包括空气质量监测、工业生产、公共卫生、环境监测等多个领域。
下面将分别进行探讨：1.空气质量监测空气质量监测是环境气体检测技术中最常见的应用之一。
在城市化进程迅猛发展的情况下，人们对空气质量的关注度越来越高。
通过利用各种不同种类的检测设备，对室内外空气质量进行监控，确保环境中的各类气体成分都不会超过安全阈值。
在我国，政府已经出台了很多政策来保障空气质量，加强污染防治。
例如，北京市政府于2013年启动了“京津冀协同空气质量监测预警系统”，实行联防联控，具体实现方式是，通过在规定区域内放置空气质量监测设备，并将数据传送给监测中心，便于及时预警、采取措施。
2.工业生产工业生产是环境气体检测技术应用领域中的另一大类别。
现代工业生产常伴随着大量化学物质的排放，这些化学物质的浓度会对人体产生影响，因此环境气体监测显得尤为重要。
空气质量监测文献综述
空气质量监测文献综述中国空气质量监测文献综述1. 综述近年来，中国空气质量一直处于十分差的状态，尤其是在城市地区，空气污染已经成为中国社会中最主要的环境问题之一。
因此，进行空气质量监测显得十分必要。
本文通过分析和综述近年来国内外空气质量监测的文献，旨在为中国空气质量改善和提供资料支持。
2. 空气质量监测现状近年来，中国对空气质量监测课题缺乏重视，导致监测系统和手段未能得到很好的建设和开发，存在许多不足。
担心空气中污染物造成生态环境污染和危害人体健康的问题日益受到重视，但仅少数能够进行监测的城市及其设施空气质量的监测情况严重不足。
3. 空气质量监测系统为了满足国内外环境污染物的监测需求，已经有一些空气质量监测系统的相关产品应运而生。
总体上，当前的系统分类可以分为城市空气质量监测系统、企业空气质量监测系统、污染源空气质量监测系统和便携式空气质量监测系统等。
4. 现有空气质量监测文献至今，世界各国、尤其是欧洲及美国、日本等发达国家在空气质量的监测方面取得了显著的成果，文献研究也越来越全面。
而在中国，特别是我国发展中的中部和西部地区，人们对空气质量监测仍然缺乏充分的认识和认知，文献内容较少。
5. 改进空气质量监测技术随着我国社会的发展，可再生能源的发展以及能源效率和性能方面的新技术的推广，空气质量监测技术也在不断改进和发展。
例如，运用感知技术进行空气质量监测，利用新型的便携式装置结合实时的云端监测、分析数据，实现室外和室内空气质量的更加精准的监测，以及开发具备在线测量、检测和传输数据的空气质量传感平台等。
综上所述，空气质量监测是中国近年来减少废气排放，改善空气质量的重要环节，也是关系到环境质量和社会发展的重要因素。
本文通过对近年来国内外文献分析，对空气质量监测技术发展现状、课题分析与研究进行了简要回顾，以期为中国空气质量改善和提供资料支持。
气体检测技术的研究及其应用
气体检测技术的研究及其应用气体检测技术是一项广泛应用于生产和生活领域的技术，它可以帮助我们检测空气中是否存在有害气体，及时发现潜在危险，保障人们的生命安全。
随着科技的发展，气体检测技术也不断得到改进和完善，它正被越来越广泛地应用于现实生活中。
一、气体检测技术的研究与发展气体检测技术经历了长期的发展和进步。
早期的气体检测技术主要采用化学方法，如化学试剂法和化学吸附法等。
这些技术具有检测精度高、可靠性强等优点，但同时也存在着使用过程中有毒有害气体的释放问题，对操作人员的健康造成威胁。
近年来，随着纳米技术的发展以及传感器技术的进步，气体检测技术也得到了极大的改善。
目前，主流的气体检测技术有电化学法、半导体传感器法、光学法、电子共振法和质谱法等。
其中，电化学法主要是利用电化学反应来实现气体检测。
在一个电极上施加电压，气体会在电极表面进行氧化或还原。
检测电极上的反应电流就可以判断出环境中是否存在目标气体。
半导体传感器法则是利用半导体材料的变化来检测目标气体。
当目标气体存在时，会使半导体材料的电阻发生变化，从而检测出目标气体的存在。
光学法则是使用光谱分析仪或者红外气体检测仪来检测目标气体。
光谱分析仪可以根据气体分子的结构和电子发生的跃迁来判断出目标气体。
而红外气体检测仪则是利用目标气体吸收可见光谱外红外辐射的原理来检测目标气体。
电子共振法则是使用电子自旋共振仪检测目标气体。
这种方法利用了钆盐的特殊性质，即具有电子自旋共振，可以检测到低浓度的气体。
而质谱法则是使用质谱仪检测目标气体。
该方法可以根据气体分子的质量进行检测，具有高精度和可靠性。
二、气体检测技术应用气体检测技术在现实中被广泛应用于工业、医疗、环保、安全等领域。
以下介绍几个常见的应用领域：1. 工业领域气体检测技术在工业领域中应用非常广泛。
它可以帮助企业监测生产设备中是否存在泄漏，定期检测生产环境中是否存在有害气体，保障工人的健康安全。
例如，化工企业中使用气体检测仪来检测化学品中是否存在有害气体，对生产设备中的漏气进行监测。
医用气体的检测与测量技术研究
医用气体的检测与测量技术研究随着医学技术的不断发展，气体在医疗领域的应用已经非常广泛，从麻醉到呼吸治疗，气体净化到病理诊断，都需要准确地测量和检测各种气体。
然而，医用气体的测量与检测技术也一直是医学领域研究的难点之一。
本文将从医用气体的性质、应用和测量技术等方面探讨医用气体的检测与测量技术研究的现状和发展趋势。
一、医用气体的特性医用气体包括氧气、氩气、二氧化碳、一氧化氮等气体，它们具有不同的特性和应用。
在医疗领域中，主要的气体是氧气，其纯度和流量都需要精确地控制和测量，以确保病人的安全。
另外，二氧化碳监测在呼吸机治疗中也非常重要，可以帮助医生了解病人的呼吸情况和肺功能。
因此，医用气体的测量和检测至关重要，为医学诊治提供了精确和有效的支持。
二、医用气体应用的多样性医用气体应用的多样性也决定了其检测和测量技术的复杂性和多样性。
气体在医学诊疗中的应用有很多种，包括麻醉、呼吸治疗、氧疗、气体净化、病理诊断等。
对于不同的应用，需要对气体的流量、浓度、压力、温度等参数进行不同的测量和检测。
例如，在氧疗中，需要精确测量氧气流量、浓度等参数，而在麻醉中，则需要测量麻醉气体的浓度和压力，以确保麻醉的准确性和安全性。
三、医用气体的检测与测量技术研究现状随着医用气体应用的广泛，检测和测量技术也在不断的进步和发展。
当前主要的检测和测量技术包括光学、电化学、红外线、气体色谱等技术。
在这些技术中，红外线技术应用得最为广泛，可以用于检测多种气体，包括CO2、O2、CO、CH4等重要的医用气体。
此外，红外线技术还具有非常高的测量精确度和响应速度，在医学诊疗中也非常受欢迎。
四、医用气体的检测与测量技术研究发展趋势未来，医用气体的检测和测量技术还将继续发展和完善。
一方面，新的检测和测量技术将不断涌现，例如循环质谱仪、等离子体质谱等技术，这些新技术将进一步提高医用气体的检测精度和响应速度。
另一方面，随着医学诊疗领域的不断发展，医用气体的应用领域也将越来越广泛，这将要求测量和检测技术更加灵活、多样化。
大气环境监测技术与方法综述
大气环境监测技术与方法综述随着工业化和城市化的加速进程，大气污染已成为全球范围内的严重问题之一。
为了准确了解和评估大气环境质量，科学家和工程师们开发了一系列先进的监测技术和方法。
本文将综述大气环境监测的几种常见技术和方法。
一、遥感技术遥感技术是通过卫星或飞机等载体，对大气成分和污染源进行观测和监测。
这种技术具有高时空分辨率和广覆盖面的优势，可以提供全球范围内的气象和环境信息。
近年来，随着卫星观测能力的不断提升，如MODIS、OMI和TROPOMI等传感器，遥感技术已成为大气环境监测的重要手段之一。
二、气象测量技术气象参数是判断大气环境质量的重要指标之一。
普遍使用的气象测量技术包括气象站观测、探空观测和雷达技术等。
气象站观测可以通过安装在地面或者高空平台上的气象传感器对气温、湿度、风向和风速等参数进行实时监测。
探空观测利用气球、无人机或飞机等设备，将传感器悬挂在空中，获取各个高度层次的气象数据。
雷达技术则可以通过微波的反射和散射特性，对气象现象如降水、云和雷暴等进行探测和监测。
三、大气质量监测技术大气质量监测是评估大气环境质量的重要手段。
常见的监测技术包括气象质量自动监测站（AMQS）、移动监测系统和微型监测设备等。
气象质量自动监测站是固定在地面上的监测设备，可以实时监测大气中的颗粒物、气体和气象参数等指标。
移动监测系统通常安装在车辆或无人机上，可以迅速到达目标区域进行监测，适用于应急监测和定点监测。
微型监测设备则以其便携和高精度的特点，成为了户外环境监测的重要工具。
四、数学模型与仿真技术数学模型和仿真技术是对大气环境进行研究和预测的重要手段。
数学模型通过建立包括大气运动、物质输送和化学反应等过程的方程组，来模拟和预测大气中各种污染物的分布和转化规律。
在数学模型的基础上，仿真技术可以通过计算机模拟出不同污染源和污染物排放条件下的大气环境质量状况，为环境决策和规划提供科学依据。
五、大数据和人工智能技术随着信息技术的快速发展，大数据和人工智能技术在大气环境监测中的应用也日益重要。
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气体传感器-----文献综述气体传感器文献综述指导老师:胡赤鹰ndang/'word文档控制科学与工程学系自动化0701班林增辉 3061101271一、背景介绍目前,随着人们环保意识的提高,环境问题日益受到政府和社会的关注。
环境问题已经成了重大的民生问题,成为影响人民生活幸福感的重要因素。
在一些地方,环境问题已经严重威胁到群众健康。
环境监测是解决环境问题的基础性工作,其目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势,为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。
气体检测是环境检测的重要部分,国内各大城市都相继建立了空气质量检测机构,通过电视、互联网等媒体及时向社会发布当地空气质量状况。
而一些特殊的工作场所,如化工厂、煤矿、垃圾处理场,对气体的检测有着更高的要求。
由于气体的不可见性(大部分气体为无色)和扩散性,气体传感器是气体检测最基础的部分。
气体传感器的研究成果,直接影响到气体检测技术的发展。
国内外研究现状2.1 气体检测仪表气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。
气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成,其中传感器是最关键最基础的部分。
气体检测仪表的工作原理是根据混合气体中待测气体组分的某一化学或物理性质比其他组分的有较大差别;或待测组分在特定环境中表现出来的物理、化学性质的不同来检测待测组分的含量。
因此,气体成分的分析方法基本上都是基于物理式、化学式和物理化学式等原理。
2.2 气体传感器气体传感器是传感技术中的重要组成部分,能将气体特定成分检测出来,并将其转成适当信号,若与微机结合进行在线监控,会大大提高分析速度和准确度。
自1962年日本研制出第一种可燃性气体传感器之后,气体传感器从理论到应用均得到迅速发展,已广泛应用在各个领域。
历次国际性传感器会议中与气体有关的传感器均为重要内容之一。
我国有关传感器技术方面的会议召开过多次气体传感器方面报告均占30%以上,多着达40%,气敏元件和气体传感器已成为传感技术中的独立分支。
2.3 气体传感器分类目前常用的气体传感器可分为:半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、光学气体传感器等。
2.3.1 半导体气体传感器半导体气体传感器的检测原理是,当传感器的表面氧化物吸附某些气体时,电导率将发生改变,利用改变的电导率来检测气体及其浓度。
从材料的应用范围、普及程度以及实用性来看,半导体气体传感器应用最为广泛,成本低廉,在气体传感器中约占60%。
它的缺点是稳定性较差,受环境影响较大;尤其,每一种传感器的选择性都不是唯一的,输出参数也不能确定。
因此,不宜应用于计量准确要求的场所。
根据其机理,半导体气体传感器可分为电导型和非电导型,电导型中又分为表面型和容积控制型,表1列出一些半导体传感器。
(1)SnO2半导体是典型的表面型气敏元件,其传感原理是SnO2为n型半导体材料,当施加电压时,半导体材料温度升高,被吸附的氧接受了半导体中的电子形成了O2-、O-或O2,当有还原性气体H2、CO、CH4等存在时,使半导体表面电阻下降,电导上升,电导变化与气体浓度成比例。
NiO为p型半导体氧化性气体使电导下降,对O2敏感,ZnO2半导体传感器也属于此种类型。
(2)容积控制型传感器的原理是晶格缺陷变化导致电导率变化,如Fe2O3、TiO2等对可燃性气体敏感。
对其原理认识不尽统一,但同样随气体气氛的改变,电导发生变化,并与气体浓度成有关。
(3)热线性传感器是利用热导率变化的半导体传感器,称为热线性半导体传感器。
它是在Pt丝线圈上敷涂SnO2层,其中Pt丝除起加热作用外,还有检测温度变化的功能。
施加电压后半导体变热,表面吸氧,使自由电子浓度下降,可燃性气体存在时,由于燃烧耗掉氧,自由电子浓度增大,导热率随自由电子浓度增加而增大,散热率相应增高,使Pt丝温度下降,阻值减小,而Pt丝阻值变化与气体浓度有关。
这种传感器体积小、稳定、抗毒、可检测低浓度气体,在可燃气体检测中有重要作用。
表1 半导体气体传感器类型传感元件传感材料可检测气体电导型表面敏感型SnO2+Pd 可燃性气体、CO、氟利昂AGO、V2O5金属酞青容积控制型Fe2O3 液化石油气、酒精TiO2、CoO-MgO-SnO2 空燃比控制、燃烧炉气尾气非电导型金属-半导体二极管(I-V)特性TiO2-Pd、TiO2-Pt、CdS-Pd、Ag、TiO2 H2、CH4气体-敏感金属-MOS二极管(电容) MOS-Pd H2气体-敏感金属-MOSFET(阀电位变化) MOS-Pd、FET、改进型的MOS-Pd H2、CO、NH3热线型Pt-SO2表面敏感与Pt温度敏感Pt-SO2 可燃性气体H2、CO、CH4等(4)非电导型的FET场效应晶体管气体传感器。
Pd栅FET场效应晶体管传感器利用Pd吸收H2并扩散达到半导体Si和Pd的界面,减少Pd的功函,对H2、CO敏感,金属氧化物半导体结型二极管整流特性随气体成分而变化。
利用这种气体传感器可以测H2、SiH4。
非电导型FET场效应晶体管气体传感器体积小,便于集成化,能实现多功能。
2.3.2 电化学气体传感器相当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性,可以被电化学氧化或者还原。
利用这些反应,可以分辨气体成份、检测气体浓度。
电化学方式检测气体早已被采用,被测气体根据构成与有关的电极反应,便可检测气体成分,常用于气体检测的以下几种。
(1)浓差电池型气体传感器,这类传感器元件为离子对固体电解质隔膜传导,称为电化学池,分为阳离子传导和阴离子传导,是选择性强的传感器。
研究较多、达到实用化的事氧化锆固体电解质传感器,其机理是利用隔膜两侧两个电池之间的电位差等于浓差电池的电势,稳定的氧化锆固体电解质传感器已成功的应用于钢水中氧的测定和发动机空燃比成分测量等。
为弥补固体电解质导电的不足,在固体电解质上蒸镀一层敏感膜,把周围环境中存在的气体分子数量和介质中可移动的粒子数量联系起来,如固体电解质中有Na?β?Al2O3气敏膜,把吸附的气体粒子转成固体电解质中离子,这种传感器对0.1ppmNO2仍很敏感。
(2)恒电位电解式传感器,是将被测气体在特定电场下电离,由电解电流测出气体浓度,这种传感器灵敏度高,改变电位可选择地检测气体,对毒性气体检测有重要作用。
(3)原电池式气体传感器,原理形同我们使用的干电池,如在KOH电解质溶液中Pt?Pd或Ag?Pb电极构成电池,检测O2已被成功应用。
它的灵敏度高,其缺点是透水逸散吸潮,电极易中毒。
2.3.3 催化燃烧式传感器催化燃烧式传感器属于高温传感器,检测元件是在Pt丝线圈上包以矾土系氧化金属和粘合剂形成球状,经烧结而成,其外表面敷有Pt、Pd等稀有金属的催化层。
催化燃烧式传感器适用于可燃性气体CO、H2、CH4等的检测。
可燃气体接触表面催化剂Pt、Pd时燃烧放热,燃烧热与气体浓度有关,燃烧热使传感器温度上升,桥路电阻变化与可燃性气体浓度成比例。
这类传感器的应用面广,选择性地检测可燃性气体,凡是不能燃烧的,传感器都没有任何响应。
催化燃烧式传感器体积小,结构简单,稳定性好,响应快速,寿命较长,在安全检测领域是一类主导地位的传感器。
结构性差,在可燃气体范围内无选择性,暗火工作,有引燃爆炸的危险,且大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用:这些是它的缺点。
2.3.4 热导式气体传感器每一种气体,都有自己特定的热导率,当两个和多个气体的热导率差别较大时,可以利用热导元件,分辨其中一个组分的含量。
这种传感器已经传感器地用于氢气的检测、二氧化碳的检测、高浓度甲烷的检测。
这种气体传感器可应用范围较窄,限制因素较多。
2.3.5 光学气体传感器这类传感器基本上是基于物理量变化、不涉及化学反应的气体传感器。
(1)直接吸收式气体传感器红外线气体传感器是典型的吸收式光学气体传感器,是根据气体分子分别具有各自固有的光谱吸收谱检测气体成分,用于气体检测已有多年历史,非分散红外吸收光谱对SO2、CO、CO2、NO等气体具有较高的灵敏度。
根据半导体材料光学特性,红外半导体检测器已用于红外气体传感器检测气体成分。
另外,紫外吸收、非分散紫外吸收、相关分光、二阶导数等吸收对NO、NO2、SO2、CH4等气体具有较高的灵敏度。
结构复杂、成本高是这类传感器的缺点。
(2)光反应气体传感器这类传感器是利用气体反应产生色变引起光强度吸收等光学特性改变,传感原件是理想的,但是气体光感变化受到限制,传感器的自由度小。
(3)气体光学特性传感器光导纤维温度传感器就是这种类型,在光纤顶端涂敷的触媒与气体反应、发热、温度改变,导致光纤温度改变,利用光纤测温来检测气体。
光学传感器中后两种类型将气体成分的变化量转换成光信号,而非电信号。
这种传感器不受磁场干扰,不产生火花,安全可靠,利用光纤可进远传遥控,对实现在线监控有重要使用价值。
2.3.6 几种新型气体传感器(1)声表面波气体传感器声表面波(SAW)气体传感器是一种较新的传感器技术,是随着几十年来人们对声表面波的深入理解发展起来的,具有低功耗、便携带、灵敏度较高的特点。
其主要结构由压电晶体、压电晶体上的叉指换能器以及位于叉指换能器之间的敏感吸附膜组成。
敏感吸附膜不同,所吸附的气体就不同。
叉指换能器产生声表面波在吸附气体前和吸附气体后的物理特性,如频率、幅度、相位等是有差别的。
SAW气体传感器正式利用了这种变化及敏感膜的不同来探测气体的种类和浓度。
SAW气体传感器已应用于对SO2、H2、H2S、NO2、水蒸气、丙酮、甲醇等气体的检测,但是仍存在易受温度、压力和湿度等因素的影响、可靠性和可重复性不高的缺点。
碳纳米管基气体传感器与传统气敏材料相比,碳纳米管(CNTs)具有高的比表面积、高的电导率、丰富的空隙结构、相当高的表面能和稳定的理化性质,是一种有着广阔应用前景的气敏材料。
CNTs可以在常温下工作,无需附加温控单元,可节约能耗,使传感器的整体结构变得简单;同导电聚合物相比,CNTs常温下理化性质稳定,可长期使用。
通过修饰和复合可大大改善CNTs的气敏性能,使CNTs的综合气敏性能得到提高。
CNTs基气体传感器可检测多种气体或有机蒸汽如NO2、NH3、CH4、CO2、O2、乙醇、四氢呋喃、苯、甲苯、环己烷等。
适石英谐振式气体传感器石英谐振式气体传感器的气敏元件主要由石英基片、金电极和支架三部分组成。
其电极上涂有一层气体敏感膜,当被测气体分子吸附在气体敏感膜上时,敏感膜的质量增加,从而使石英振子的谐振频率降低。
由于写真频率的变化量与被测气体浓度成正比,故通过检测谐振频率便可判断气体浓度大小。
该传感器结构简单、灵敏度高、但只能使用在室温下工作的气体敏感膜。