电化学式气体传感器电路原理图
电化学甲醛传感器原理
电化学甲醛传感器原理
电化学甲醛传感器基本原理是利用氧化还原反应与甲醛气体的相互作用来进行甲醛浓度的检测。
传感器中主要包含两个电极：工作电极和参比电极。
工作电极上通常涂有一种催化剂，用于促进甲醛与氧气的氧化反应。
参比电极则用作电池的参考点，保持电化学反应的稳定性。
在工作电极上施加一定的电势时，如果周围环境中存在甲醛气体，甲醛分子将被吸附到工作电极的表面上。
随着甲醛吸附数量的增加，甲醛分子进一步参与氧化还原反应，释放出电子。
这些电子通过电路流动，产生电流信号。
电流信号的大小与甲醛气体的浓度成正比。
所以，通过测量电流信号的大小，就可以得到周围环境中甲醛气体的浓度。
需要注意的是，传感器的灵敏度和选择性是关键。
灵敏度高表示传感器能够检测到低浓度的甲醛气体，而选择性高表示传感器对其他气体的响应较小，能够准确检测甲醛气体。
这些都需要通过适当的催化剂的选择和传感器设计来实现。
《电化学传感器》PPT课件
❖为了缩短传感器的响应时间，一般采用多 孔的透气膜来研制气体扩散电极，此时气 体在催化剂外表液膜中的扩散将代替气体 在透气膜中的扩散而成为电极反响的控制 步骤。尽管液膜很薄，但由于气体在液相 中的扩散速度较慢，液膜便成为缩短传感 器响应时间的主要障碍。对于电流型气体 传感器这是无法抑制的缺点。目前90％该 类型传感器的响应时间在30s以内。
所以，当前传感器开发研究的重要之 一就是开发具有识别分子功能的优良 材料。
❖ 化学传感器依据其原理可分为：
(1)电化学式，(2)光学式，(3)热学式，(4) 质量式。
❖ 电化学传感器是化学传感器的一种。
电化学传感器分为电位型、电流型和 电导型三类。
§7.1 电位型传感器
❖电位型传感器通过测定电极平衡电位的值来确 定物质的浓度。
❖如将离子选择性电极与甘汞电极组成电池， 那么电池电动势为：
❖根据7-3式，只要配制一系列浓度的标准溶 液，并以测得的电动势E值与相应的浓度 〔对数〕值绘制校正曲线，即可按一样步骤 求得未知溶液中待测离子的浓度。
❖ 对于电位-PH计，只是把所有过程完成后， 直接显示酸度。
❖电流型电化学气体传感器有许多种已经商 品化，用于检测20余种气体。例如，煤矿 瓦斯、酒精、锅炉尾气〔排放是否达标、 燃烧是否充分〕等等。
2．控制电位电解型(电流型)气体传感器的工作 原理
〔1〕通过测定一定电位下的电流，间接测定 电解质溶液中待测气体的溶解浓度
〔2〕待测气体在一定条件下在这种电解质溶 液中的溶解度与其分压相关，从而得到这种 气体的浓度〔分压〕。
灵敏度是电化学传感器的一个重要的特性指 标，一些特殊行业如室内空气监测，海关 检查走私、违禁物品(药品，炸弹或其他易 燃易爆品)时，要求能检测10-9~10-12数 量级，甚至更低的物质浓度。电化学传感 器的灵敏度受许多因素的影响：
6.1气敏传感器基本原理及测量电路.pptx
其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁 作用）。
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8. 气体检测使用注意事项
2）温度补偿 半导体气敏电阻在气体中的电阻值与温度和湿度有关。当温度和湿度较低时，电
测量转换电路
据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了
测量误差。
汽车尾气分析
二氧化钛氧浓度传感器可 用于汽车或燃烧炉排放气 体中的氧浓度测量。
观察右图看说明非线性特性对 浓度超限报警是否有利？
气敏半导体的灵敏度特性曲线
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8. 气体检测使用注意事项
1）气敏电阻使用时一定要加热 一般由变压器二次绕组交流输出或直流电压提供低电压加热。加热温度对气敏电
阻值较大；温度和湿度较高时，电阻值较小。因此，即使气体浓度相同，电阻值也会 不同，需要进行温度补偿。
如前所述，TiO2氧浓度传感器的测量转换电路中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电 阻Rt 起温度补偿作用。
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8. 气体检测使用注意事项
• 温度补偿中实用的热敏电阻工作原理 • 半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体测温元件。 • 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度的变化而显著变化的特性实现测
气敏传感器类型：
半导体气敏传感器 接触燃烧式气敏传感器 电化学气敏传感器
2.气敏传感器外形
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半导体气敏传感器应用最多。它的 应用主要有：一氧化碳气体的检测、 瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟 利昂的检测、呼气中乙醇的检测、 人体口腔口臭的检测等等。
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电化学气体传感器通用说明书
工作原理A氧气传感器氧气传感器采用隔膜式伽伐尼电池工作原理。
这类传感器通常包括具有催化活性的贵重金属阴极，易极化的活泼金属阳极，酸、碱、盐的水溶液、或其它离子导体构成的电解质，密闭外壳，管脚等。
氧气传感器的外壳是一个密闭容器并充满电解液，此密闭容器的顶部有一个毛细微孔，允许氧气通过并进入工作电极。
此时氧气将在传感器内部被电解，导致传感器内部导电离子浓度发生变化。
通过测量流过两电极的电解电流可以准确感知环境中氧气浓度的变化。
在适当的范围内，电解电流与氧气浓度呈良好的线性关系。
氧气在传感器中的电化学过程被描述为：当氧气到达工作电极时，立即如反应（1）被还原成氢氧根离子：O2+2H2O+4e→4OH-（1）这些氢氧根离子通过电解质到达阳极（铅），与铅发生氧化反应（2），生成对应的金属氢氧化物。
2Pb+4OH-→2Pb(OH)2+4e（2）总电池反应：O2+2Pb+2H2O=2Pb(OH)2（3）反应生成的电流大小相应地取决于氧气扩散速度，氧气的扩散速度则取决于氧分压和毛细孔孔径的大小。
可外接一只已知电阻来测量产生的电势差，这样就可以准确测量出氧气的浓度。
电化学反应中，活泼金属铅参与到氧化反应中被不断消耗和钝化，使传感器具有一定的使用期限，当所有可利用的活泼金属铅完全被氧化或钝化时，传感器将停止工作。
通常氧气传感器的预期使用寿命为1-2年，但也可以通过增加阳极铅的含量或限制接触阳极的氧气量来延长传感器的使用寿命。
B毒性气体传感器利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。
这样，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。
通常，三电极电化学式气体传感器主要由电极、电解液、电解液的保持材料、除去干涉气体的过滤材料、密闭外壳，管脚等零部件组成。
气体传感器的工作原理
气体传感器的工作原理气体传感器是一种能够测量和监测环境中气体浓度的设备，广泛应用于各行各业，例如环境监测、工业安全和室内空气质量监测等领域。
它们能够快速、精准地检测气体的存在，并将测得的数据转化为可读的信号。
本文将介绍几种常见的气体传感器及其工作原理。
一、电化学气体传感器电化学气体传感器是一种常用于检测可燃气体和有害气体的传感器。
该传感器由电极、电解质和半导体传感器组成。
当待测气体与传感器接触时，气体分子与电解质发生化学反应，引起电荷传输。
这些电荷变化会导致测量电流的变化，通过测量电流的大小，可以得知待测气体的浓度。
二、光学气体传感器光学气体传感器利用光学原理来检测和测量气体的浓度。
这种传感器通常使用红外吸收光谱或激光散射技术。
当待测气体通过传感器时，吸收或散射光的强度会发生变化。
通过测量传感器接收到的光信号的强度变化，可以确定气体的浓度。
三、热导气体传感器热导气体传感器是一种检测气体浓度的传感器，其工作原理基于热传导效应。
该传感器通常由一个加热元件和一个测温元件组成。
当待测气体接触传感器时，其热传导性会引起温度的变化，从而影响到测温元件的电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以推断出气体的浓度。
四、半导体气体传感器半导体气体传感器是一种基于气体与半导体材料之间相互作用的传感器。
当待测气体与半导体材料接触时，气体分子会与半导体表面发生反应，导致半导体的电导率发生变化。
通过测量电导率的变化，可以确定气体的存在和浓度。
总结：以上所述是几种常见的气体传感器的工作原理。
电化学气体传感器通过测量电荷传输来检测气体浓度，光学气体传感器通过测量光信号的变化来检测气体浓度，热导气体传感器通过测量温度变化来检测气体浓度，半导体气体传感器则通过测量电导率的变化来检测气体浓度。
这些传感器各自有其特点和适用范围，在实际应用中可以根据需要选择合适的传感器来进行气体浓度的监测和控制。
日本NEMOTO电化学硫化氢气体传感器NE-H2S(中文)
技术资料电气化学式硫化氢气体传感器NE-H2S系列(NE-H2S, NE-H2S-100, NE-H2S-200, NE-H2S-500) 工业用途深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍ1. 概述 Nemoto NE 系 列 传 感 器 是 用 于 工 业 用 途 的 传 感 器 .NE-H2S, NE-H2S-100, NE-H2S-200 和 NE-H2S-500 是 用 于 检 测 硫 化 氢 的 气 体 传 感 器 . 外 形 ， 脚 位 和 基 本 特 性 与 其 他 型 号 兼 容，尤其是 NE-H2S-100 在基本特性等方面的兼容度非常高。
另外，这些传感器与其他 传感器相比具有更好的稳定性，重复再现性，耐用性和可靠性，而价格具有竞争力。
特性和应用描述如下。
2. 检测原理 电化学式气体传感器由根据发生氧化反应的检知电极，与此同时发生还原反应的对向电极和用 来监视和平衡持续电压的参照电极组成。
下图是电化学式传感器NE-H2S的结构， 硫化氢气体通 过传感器的隔膜扩散进入工作电极，在工作电极端产生氧化。
因此反应产生的质子进入对向电 极，在电解液中与溶解氧发生反应变成水。
整个反应过程如上。
硫化氢气体浓度与通过连续反 应成产生的电流成比率关系。
3. 特性 快速反应 良好选择性和重复性 良好线性输出和稳定性 高可靠性和使用寿命 高温高湿环境下良好的耐用性 4. 检测气体 硫化氢 5. 用途 工业H2S气体浓度显示计 用于工业设备的H2S气体报警器 手持式H2S气体泄露检测仪 环境监测设备 6. 尺寸和外观深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍ外壳材枓 壳体颜色 重量PPO 黄色 约5克 图1 NE-H2S的外观和尺寸 (其他H2S系列与上面相同)7. 额定值 1) 使用时周围温湿度 2) 贮存时推荐的周围温湿度 3) 使用时压力范围 4) 检测范围 型号 温度 : -20 - +50 攝氏度 湿度 : 15 – 90%RH 温度 : 0 – 20 攝氏度 湿度 : 15 – 90%RH 0.9 – 1.1 atm 检测范围 最大负荷深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍNE-H2S NE-H2S-100 NE-H2S-200 NE-H2S-500 5) 推荐的载荷电阻0 – 100ppm 0 – 100ppm 0 – 200ppm 0 – 500ppm500ppm 500ppm 1,000ppm 2,000ppm 10 ohm8. 规格参数 1) 输出信号(20 攝氏度时) NE-H2S NE-H2S-100(标准型号) NE-H2S-200 NE-H2S-500 2) 反应时间(T90) 3) 同一天的重复再现性 4) 年零点偏移值 NE-H2S, 100 和 200 NE-H2S-500 500 +/- 100nA/ppm.H2S 700 +/- 150nA/ppm.H2S 500 +/- 100nA/ppm.H2S 200 +/- 50nA/ppm.H2S 小于30秒. 小于+/- 2% 小于1ppm硫化氢 小于2ppm硫化氢 小于1ppm硫化氢 小于3ppm硫化氢 小于10%/年 24个月 小于6个月5) 零点偏移的温度依赖性 NE-H2S, 100 和 200 NE-H2S-500 6) 长期灵敏度衰减性 7) 保证寿命 8) 建议贮存时间 9. 电气特性 9-1. 典型气体灵敏度9-2. 交叉灵敏度图2 : NE-H2S系列的气体灵敏度 表格1 : NE-H2S系列的交叉灵敏度深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍ检测气体 硫化氢 一氧化碳 二氧化碳 氢气 氯气 二氧化硫 氧化在氮 甲烷 氨气 二氧化氮 乙烯 *曝光时间 *相应灵敏度 (H2S是100的相应灵敏度) NE-H2S, NE-H2S-200 100 小于2 0 小于1 0 小于13 小于5 0 0 -20 约0 30 秒 NE-H2S-100 100 小于3 0 小于1 0 小于20 小于4 0 0 -30 约0 NE-H2S-500 100 小于5 0 小于2 0 小于23 小于3 0 0 -30 约09-3. 温度依赖性图3 : NE-H2S的的典型温度系数 (100 在20 攝氏度时)深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍTypical图4 : NE-H2S-100, NE-H2S-200的温度依赖性Typical图5 : NE-H2S-500的温度依赖性 9-4. 反应和回复特性图g.6 : NE-H2S的反应和回复特性 (20攝氏度时)深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍ9-6. 长期稳定性 常规环境下3年时间内都非常稳定.图7 : 常规环境NE-H2S的长期稳定性 10. 耐用性 NE-H2S在如高温高湿或高温干燥等严格环境下非常耐用. 特性描述如下. 10-1. 高温耐用性图8 : 高温干燥环境下的耐用性(80攝氏度) 10-2. 高温高湿耐用性图9 : 高温高湿环境下的耐用性(60攝氏度 90%RH)深圳市深国安电子科技有限公司地址：广东省深圳市龙华新区牛栏前大厦Ｃ５０７ 蒋小姐：１３４ ２８７６ ２６３１ 电话：８６ ７５５－８５２５８９００ 网址：ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ ｗｗｗ．ｓｉｎｇｏａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ ｗｗｗ．ｓｈｅｎｇｕｏａｎ．ｃｏｍ10-3. 低温耐用性图10 : 低温耐用性(-20攝氏度) 10-4. 热冲击实验 测试条件 传感器分別在零下-20攝氏度的环境下和50攝氏度的环境下贮存30分钟, 重复循环10次. 表格3. 热冲击实验 测试后(micro A)空气中零点漂移100ppm H2S的灵敏度测试前(micro A) No. 1 2 3 4 5空气中零点漂移灵敏度变化比率100ppm H2S的灵敏度(%) 100.0 99.8 99.8 99.6 100.20.01 0.01 0.01 0.01 0.0156.2 54.1 56.9 54.3 55.80.02 0.03 0.03 0.03 0.0256.2 54.0 56.8 54.1 55.910-5. 落地实验 测试条件 传感器从1米高处自由落体跌落至混凝土地板5次. 表格4. 落地实验 测试后(micro A)空气中零点漂移100ppm H2S的灵敏度测试前(micro A) No. 1 2 3空气中零点漂移灵敏度变化比率100ppm H2S的灵敏度(%) 100.2 99.8 100.40.03 0.03 0.0255.4 56.5 54.70.03 0.03 0.0455.5 56.4 54.910-6. 干扰气体下的暴露实验 A. SO2气体暴露实验 测试条件 常温常湿环境中在500ppm的二氧化硫下传感器暴露2小时。
电化学传感器通用说明书-盛密科技
电化学传感器通用说明书1.电化学毒气传感器的工作原理电化学传感器是目前较为常见的有毒有害气体检测元件。
与其他检测原理的气体传感器（半导体气体传感器、催化燃烧式气体传感器、红外气体传感器等）相比较而言，电化学传感器具有选择性好、灵敏度高、响应时间短、性能稳定、耗电低、线性和重复性较好等优点，在当前的气体快速检测领域被广泛应用。
一般说来，电化学气体传感器包括下面几部分：可以渗过气体但不能渗过液体的扩散式防水透气膜；酸性电解液（一般为硫酸或磷酸）槽；工作电极；对电极；参比电极（三电极设计）；有些传感器还包括一个可以滤除干扰组份的滤膜。
图1电化学毒气传感器的结构图扩散进入传感器的气体在工作电极表面发生氧化或还原反应，在对电极发生与之相应的逆反应，在外部电路上形成电流。
由于气体进入传感器的速度由栅孔控制，所以产生的电流与传感器外气体浓度成比例，就可以直接测量当前毒气含量。
为了让反应能够发生，工作电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然工作电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，工作电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器输出信号将不再呈线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极（参考电极）和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
下面以一氧化碳电化学传感器为例描述一下它的检测机理。
CO 在工作电极上的氧化：CO + H2O →CO2 + 2H+ + 2e-对电极通过将空气或水中的氧气还原对此进行平衡。
1/2 O2 + 2H+ +2 e-→H2O传感器中总的反应就可写成：2CO + O2→2CO2在检测过程中消耗的物质仅仅是CO分子、电能和氧气，这也是非消耗型传感器寿命较长的原因。
气体传感器PPT演示文稿
烧结型
电极(铂丝) 氧化物半导体
加热 器 玻璃(尺寸 约1 mm，也有 全为
半导 体的 ) (a)
半导 体 0.5 mm 电极
厚膜型
3 mm
0.6 mm
(b)
a b
V (c)
Schottky二极管
通过在抛光的钨基上沉积重硼P型金刚石膜，再镀上一层 无杂质金刚石，在850度下退火，最后在金刚石表面热蒸发金 属钯形成钯电极，它对氢气的敏感度高。
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2.2 非电阻型半导体气敏器件
2.2.2 MOSFET型气敏器件
气敏二极管的特性曲线左移可以看作二极管导通电压发生改 变，这一特性如果发生在场效应管的栅极，将使场效应管的阈值 电压UT改变，利用这一原理可以制成MOSFET型气敏器件。
当用作气体传感器时，它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液 中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。电导率高，灵敏度和选择性好。
高浓度氧 O2
低浓度氧 O2
设电极的氧分压分别为PO2 (1)、PO2 (2) ，则
在两电极发生如下反应：
()极P ： O2(2), 2O2O24e ()极P ： O2(1), O24e2O2
电路可以测出氢气浓度。
氢气敏MOSFET特点： 灵敏度：氢气浓度高，则变低；氢气浓度低，则变高。 气体选择性高（氢气） 响应时间：温度越高，氢气浓度越高，则响应越快 稳定性：在HCl气氛中生长一层SiO2绝缘层可改善UT随时间漂移特性
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3 固体电解质气体传感器
固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质，