用于挥发性有机气体测定的化学阻抗传感器
化学电阻气体传感器种类及特点
化学电阻气体传感器种类及特点化学电阻气体传感器是一种常用的气体传感器，可以用于检测和测量空气中的各种气体浓度，广泛应用于环境监测、工业生产、安全防护等领域。
根据其工作原理和传感材料的不同，化学电阻气体传感器可以分为几种不同的类型，每种类型都有其特点和适用范围。
1. 金属氧化物传感器（Metal Oxide Semiconductor Sensor，简称MOX）：金属氧化物传感器是最常见的一种化学电阻气体传感器。
它的工作原理是通过金属氧化物材料与气体发生化学反应，改变电阻值来检测气体浓度。
金属氧化物传感器具有灵敏度高、响应快、成本低的特点，可以检测多种气体，如一氧化碳、二氧化硫、甲醛等。
但是金属氧化物传感器对温度和湿度的变化较为敏感，需要进行温湿度补偿。
2. 电化学传感器（Electrochemical Sensor）：电化学传感器是另一种常见的化学电阻气体传感器。
它的工作原理是利用电化学反应测量气体浓度。
电化学传感器通常由电极、电解质和反应物组成，当目标气体与电极上的反应物发生反应时，会引起电流或电压的变化。
电化学传感器具有高精度、低功耗和长寿命的特点，可以检测多种气体，如氧气、一氧化碳、二氧化硫等。
但是电化学传感器对温度和湿度的变化也较为敏感。
3. 半导体气体传感器（Semiconductor Gas Sensor）：半导体气体传感器是一种基于半导体材料的化学电阻气体传感器。
它的工作原理是通过半导体材料与目标气体之间的相互作用来测量气体浓度。
半导体气体传感器具有灵敏度高、响应快、体积小、成本低的特点，可以检测多种气体，如甲醛、乙醇、甲烷等。
但是半导体气体传感器对温度和湿度的变化较为敏感，需要进行温湿度补偿。
4. 光学气体传感器（Optical Gas Sensor）：光学气体传感器是一种基于光学原理的化学电阻气体传感器。
它的工作原理是通过光的吸收、散射或透过程度来测量气体浓度。
光学气体传感器具有高灵敏度、快速响应和高选择性的特点，可以检测多种气体，如二氧化碳、氨气、二氧化硫等。
vocs 传感器 标准
vocs 传感器标准一、简介挥发性有机物（VOCs）传感器是一种用于监测挥发性有机物浓度的仪器，广泛应用于环境监测、空气质量监测、工业过程控制等领域。
为了保证VOCs传感器的质量和可靠性，需要制定相应的标准规范。
二、标准内容1.传感器类型和原理VOCs传感器应包括但不限于电化学传感器、光散射传感器、质子化传感器等，其原理应根据不同应用场景进行选择。
电化学传感器基于化学反应产生电位差，通过测量电位差来测定VOCs浓度；光散射传感器通过检测光在VOCs气体中的散射程度来测定浓度；质子化传感器则通过测量质子化分子荷质比来测定浓度。
2.测量范围和准确度VOCs传感器应具有合适的测量范围，能够准确测定不同浓度的挥发性有机物。
根据不同应用场景，传感器的准确度应满足相关要求，如±5%至±10%之间等。
同时，传感器应具有较好的稳定性，在一定时间内测量误差较小。
3.响应时间VOCs传感器的响应时间是指传感器从开始测量到浓度变化达到稳定所需的时间。
响应时间应与实际应用场景相匹配，以满足实时监测的需求。
对于不同类型的VOCs传感器，响应时间也不同，应根据实际需求进行选择。
4.测量介质和环境条件VOCs传感器应能够适应不同的测量介质和环境条件，如温度、湿度、压力等。
传感器应具有较好的抗干扰能力，能够抵御外界环境的干扰，确保测量结果的准确性。
5.数据传输和接口VOCs传感器应具有与监测系统或其他设备的数据传输和接口，以便实现数据的实时传输和远程监控。
数据传输方式应采用可靠的数据协议，确保数据传输的稳定性和安全性。
三、标准实施为了确保VOCs传感器的质量和可靠性，相关机构应加强对VOCs 传感器生产和应用的监管，严格执行相关标准规范。
同时，应加强对VOCs传感器市场的监管，打击假冒伪劣产品，维护市场秩序。
四、总结VOCs传感器是监测挥发性有机物的重要仪器，为了保证其质量和可靠性，需要制定相应的标准规范。
voc气体传感器原理
voc气体传感器原理VOC气体传感器原理VOC（挥发性有机化合物）气体传感器是一种用于检测空气中挥发性有机化合物浓度的重要设备。
它可以广泛应用于室内空气质量监测、工业生产过程控制和环境污染监测等领域。
本文将介绍VOC气体传感器的原理及其应用。
一、VOC气体传感器的工作原理VOC气体传感器的工作原理基于化学吸附和电学测量。
传感器内部通常包含一个可吸附VOC分子的材料，当VOC分子进入传感器时，它们会与吸附材料发生化学反应或吸附，导致传感器电阻发生变化。
该变化与VOC浓度成正比，通过测量电阻变化即可确定空气中VOC 的浓度。
二、VOC气体传感器的工作原理详解1. 吸附材料选择传感器的吸附材料对其性能至关重要。
常用的吸附材料包括金属氧化物、聚合物和纳米材料等。
这些材料具有较高的吸附性能，能够有效地吸附VOC分子。
2. 化学反应或吸附当VOC分子进入传感器内部时，它们与吸附材料发生化学反应或吸附作用。
这些反应或吸附导致传感器内部电子结构的变化，改变传感器的电阻。
3. 电学测量传感器内部包含电极，通过测量电阻的变化来确定VOC浓度。
通常采用电桥或电阻器网络等电路来测量电阻的变化。
当VOC浓度发生变化时，电阻值也会相应变化，通过测量电阻值的变化，可以得到VOC浓度的信息。
三、VOC气体传感器的应用VOC气体传感器在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个典型的应用场景。
1. 室内空气质量监测VOC气体传感器可以用于监测室内空气中的VOC浓度，帮助人们了解室内空气质量和健康状况。
它可以提醒人们是否需要开窗通风或采取其他措施改善室内空气质量。
2. 工业生产过程控制在一些工业生产过程中，VOC气体的排放会对环境造成污染和健康风险。
VOC气体传感器可以用于监测工业生产过程中的VOC排放情况，帮助企业控制和减少VOC的排放，保护环境和员工的健康。
3. 环境污染监测VOC气体传感器可以用于环境污染监测，例如城市空气质量监测、工业园区污染监测等。
简述气敏电阻的概念和分类
简述气敏电阻的概念和分类
气敏电阻（Gas Sensitive Resistor）是一种能够感知气体浓度变化并将其转化为
电阻变化的传感器。
它的电阻值随着周围气体的浓度变化而变化。
根据其感应机制和材料特性，气敏电阻可以分为以下几类：
1. 氧气敏感电阻：这种电阻对氧气浓度变化敏感。
当氧气浓度增加时，电阻值
会下降，反之则会上升。
它常用于氧气浓度检测、氧气供应控制等应用中。
举例：在医疗设备中，氧气敏感电阻可以用于监测病人的呼吸氧浓度，以确保
其在合适的氧气环境中。
2. 氮氧化物敏感电阻：这种电阻对氮氧化物（如一氧化氮、二氧化氮等）的浓
度变化敏感。
它常用于汽车尾气排放监测、工业废气处理等领域。
举例：在汽车尾气处理系统中，氮氧化物敏感电阻可以检测尾气中的氮氧化物
浓度，从而帮助控制排放水平，减少对环境的污染。
3. 挥发性有机化合物敏感电阻：这种电阻对挥发性有机化合物（如甲醛、苯等）的浓度变化敏感。
它常用于室内空气质量监测、有机溶剂检测等应用。
举例：在室内空气质量监测中，挥发性有机化合物敏感电阻可以检测甲醛等有
害气体的浓度，以提醒人们采取相应的空气净化措施。
以上是气敏电阻的概念和一些分类及应用的简述。
不同类型的气敏电阻在不同
领域中发挥着重要的作用。
mqn气敏电阻可测量 的浓度。
MQ-7气敏电阻可测量甲醛气体的浓度。
1. MQ-7气敏电阻简介MQ-7气敏电阻是一种常用的气体传感器，可以用于检测一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、甲醛（HCHO）等有毒气体。
MQ-7气敏电阻采用半导体敏感材料制成，具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等特点。
2. MQ-7气敏电阻的工作原理MQ-7气敏电阻的工作原理是基于气敏材料的电阻值随目标气体浓度发生变化而变化。
当目标气体通过传感器时，气敏材料吸附目标气体分子，导致电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接测量目标气体的浓度。
3. MQ-7气敏电阻测量甲醛气体浓度的原理甲醛是一种挥发性有机化合物，常见于家具、装饰材料、化妆品等产品中。
甲醛对人体健康有害，长期接触会引发呼吸道疾病、皮肤过敏等问题。
MQ-7气敏电阻可通过敏感材料对甲醛气体进行检测，从而测量出甲醛的浓度。
4. MQ-7气敏电阻测量甲醛气体浓度的应用在室内空气质量监测、家具装饰材料甲醛释放检测、化妆品甲醛含量检测等领域，都可以应用MQ-7气敏电阻进行甲醛浓度的测量。
通过实时监测甲醛浓度，可以及时采取措施保护人体健康。
5. MQ-7气敏电阻测量甲醛气体浓度的优势与传统的甲醛检测方法相比，MQ-7气敏电阻具有检测灵敏度高、响应速度快、成本低廉、操作简便等优势。
在实际应用中，可以方便快捷地进行甲醛浓度的监测和控制。
6. 结语总结来说，MQ-7气敏电阻作为一种常用的气体传感器，可以可靠地测量甲醛气体的浓度。
在环境监测、健康保护等方面具有重要的应用前景。
希望未来能够进一步完善气敏电阻技术，提高测量精度和稳定性，为甲醛浓度监测提供更多有效的手段。
由于甲醛对人体健康的危害，甲醛的监测和控制备受关注。
而MQ-7气敏电阻作为一种能够测量甲醛浓度的传感器，在相关领域具有广泛的应用前景。
下面将会继续探讨MQ-7气敏电阻在监测甲醛浓度方面的优势，并对其在不同领域的应用进行更详细的介绍。
1. MQ-7气敏电阻在甲醛监测中的优势MQ-7气敏电阻在测量甲醛浓度方面具有以下优势：一是灵敏度高。
化学电阻气体传感器种类及特点
化学电阻气体传感器种类及特点化学电阻气体传感器是一种常用的气体传感器，广泛应用于环境监测、工业安全和生命科学等领域。
它们通过测量气体与电极之间的电阻变化来检测气体浓度，具有灵敏度高、响应速度快、成本低廉等优点。
根据工作原理和传感材料的不同，化学电阻气体传感器可以分为多种类型，下面将对常见的几种进行介绍。
1. 氧气传感器氧气传感器是一种将氧气浓度转化为电阻变化的传感器。
它通常由两个电极构成，一个电极上涂有氧化物，另一个电极作为参比电极。
当氧气分子与氧化物发生反应时，会改变电极表面的电荷状态，导致电阻发生变化。
氧气传感器广泛应用于医疗、生物科学和环境监测等领域，能够精确测量氧气浓度。
2. 二氧化碳传感器二氧化碳传感器是一种用于测量二氧化碳浓度的传感器。
它通常采用碳酸盐材料作为传感元件，当二氧化碳分子与碳酸盐发生反应时，导致电阻发生变化。
二氧化碳传感器广泛用于室内空气质量监测、温室气体控制和工业过程控制等领域。
3. 甲醛传感器甲醛传感器是一种用于检测甲醛浓度的传感器。
它通常采用甲醛敏感材料作为传感元件，当甲醛分子与敏感材料发生反应时，导致电阻发生变化。
甲醛传感器广泛应用于室内空气质量监测和家用电器等领域，能够快速准确地检测甲醛污染。
4. 氨气传感器氨气传感器是一种用于测量氨气浓度的传感器。
它通常采用金属氧化物作为传感元件，当氨气分子与金属氧化物发生反应时，导致电阻发生变化。
氨气传感器广泛应用于农业、环境监测和工业安全等领域，能够及时监测氨气泄漏和污染。
5. 一氧化碳传感器一氧化碳传感器是一种用于检测一氧化碳浓度的传感器。
它通常采用金属氧化物或金属半导体作为传感元件，当一氧化碳分子与传感元件表面发生反应时，导致电阻发生变化。
一氧化碳传感器广泛应用于煤气检测、汽车尾气监测和室内空气质量监测等领域，能够及时发现一氧化碳中毒的危险。
以上是常见的几种化学电阻气体传感器的类型及特点。
它们通过测量气体与电极之间的电阻变化来检测气体浓度，具有灵敏度高、响应速度快、成本低廉等优点。
甲烷传感器
甲烷传感器甲烷传感器产品描述：甲烷传感器适用于各种环境和特殊环境中的挥发性有机物甲烷气体浓度和泄露，在线检测及现场声光报警，对危险现场的作业安全起到了预警作用，此仪器采用进口的电化学传感器和微控制器技术，具有信号稳定，精度高，重复性好等优点，防爆接线方式适用于各种危险场所，并兼容各种控制器，PLC,DCS等控制系统，可以同时实现现场报警和远程监控，报警功能，4-20mA标准信号输出，继电器开关量输出。
甲烷传感器产品特性：进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能，适用寿命8年。
采用先进微处理技术，响应速度快，测量精度高，稳定性和重复性好。
检测现场具有具有现场声光报警功能，气体浓度超标即时报警，是危险场所作业的安全保障。
4现场带背光大屏幕LCD显示，直观显示气体浓度，类型，单位，工作状态等。
5独立气室，更换传感器无须现场标定，传感器关键参数自动识别。
6全量程范围温度数字自动跟踪补偿，保证测量准确性。
检测气体：空气中的甲烷气体检测范围：0~100ppm,0~200ppm,0~1000ppm,0~1000ppm,0~5000ppm,100%LEL可选。
分别率：0.01ppm(0~100ppm);0.1ppm(0~1000ppm);1ppm(0~10000ppm以上)；0.1LEL.工作方式：固定式连续工作，扩散式，管道式，流通时，泵吸式可选。
检测误差：≦1%（F.S）响应时间：≦10S输出信号：电流信号输出4-20MA报警方式：2路无源节点信号输出，报警点可设置。
工作环境：-20℃~50℃(特殊要求：（-40℃~+70℃)相对湿度：≦90%RH工作电压：DC12~30V传感器寿命：3年防爆形式：探头变送器及传感器均为隔爆型。
防爆等级：Exd II CT6连接电缆：三芯电缆(单根线径≧1.5mm)；建议选用屏蔽电缆。
连接距离：≦1000m.防护等级：IP65.外形尺寸：183X143X107mm.重量：1.5Kg.检测气体：空气中的甲烷气体检测范围：0-100ppm、500ppm、1000ppm、5000ppm、0-100%LEL分辨率：0.1ppm、0.1%LEL显示方式：液晶显示温湿度：选配件，温度检测范围：-40～120℃，湿度检测范围：0-100%RH检测方式：扩散式、流通式、泵吸式可选安装方式：壁挂式、管道式检测精度：≤±3%线性误差：≤±1%响应时间：≤20秒（T90）零点漂移：≤±1%（F.S/年）恢复时间：≤20秒重复性：≤±1%信号输出：①4-20mA信号：标准的16位精度4-20mA输出芯片，传输距离1Km②RS485信号：采用标准MODBUS RTU协议，传输距离2Km③电压信号：0-5V、0-10V输出，可自行设置④脉冲信号：又称频率信号，频率范围可调（选配）⑤开关量信号：标配2组继电器，可选第三组继电器，继电器无源触点，容量220VAC3A/24VDC3A传输方式：①电缆传输：3芯、4芯电缆线，远距离传输（1-2公里）②GPRS传输：可内置GPRS模块，实时远程传输数据，不受距离限制（选配）接收设备：用户电脑、控制报警器、PLC、DCS、等报警方式：现场声光报警、外置报警器、远程控制器报警、电脑数据采集软件报警等报警设置：标准配置两级报警，可选三级报警；可设置报警方式：常规高低报警、区间控制报警电器接口：3/4″NPT内螺纹、1/2″NPT内螺纹，同时支持2种电器连接方式防爆标志：ExdII CT6（隔爆型）壳体材料：压铸铝+喷砂氧化/氟碳漆，防爆防腐蚀防护等级：IP66工作温度：-30～60℃工作电源：24VDC（12～30VDC）工作湿度：≤95%RH，无冷凝尺寸重量：183×143×107mm(L×W×H）1.5Kg(仪工作压力：0～100Kpa器净重)标准配件：说明书、合格证质保期：一年甲烷传感器简单介绍:甲烷传感器●自动温度补偿，零点，满量程漂移补偿●防高浓度气体冲击的自动保护功能●全软件校准功能，用户也可自行校准，用3个按键实现，操作简单●二线制4-20mA输出甲烷传感器应用场所医药科研、制药生产车间、烟草公司、环境监测、学校科研、楼宇建设、消防报警、污水处理、工业气体过程控制石油石化、化工厂、冶炼厂、钢铁厂、煤炭厂、热电厂、、锅炉房、垃圾处理厂、隧道施工、输油管道、加气站、地下燃气管道检修、室内空气质量检测、危险场所安全防护、航空航天、军用设备监测等。
关于气体检测仪中的各类传感器介绍
关于气体检测仪中的各类传感器介绍气体检测仪是一种用于检测和测量环境或工作场所中气体浓度的仪器。
它通过使用各种类型的传感器来测量气体的浓度，并将其转化为可视化或可读的结果。
在气体检测仪中，有几种常见的传感器类型，包括化学传感器、红外传感器、电化学传感器和热导传感器等。
1.化学传感器：化学传感器是最常见的气体检测仪传感器类型之一、它们通常使用化学反应来检测和测量气体浓度。
这些传感器通常包括通过气体吸附或反应产生电流或电势变化的材料。
它们可以检测多种气体，如可燃气体、有害气体和毒性气体等。
化学传感器通常非常灵敏，可以在低浓度下检测目标气体。
2.红外传感器：红外传感器是一种常用的气体检测仪传感器类型，它通过测量目标气体在红外波长范围内吸收的辐射来检测气体浓度。
红外传感器通常包括一个红外源和一个红外检测器。
当目标气体通过传感器时，它会吸收红外辐射，导致检测器输出信号的变化。
红外传感器可以检测可燃气体，如甲烷、乙烷和丙烷等。
3.电化学传感器：电化学传感器是一种常用于测量气体浓度的传感器类型。
它们基于气体与电极之间的化学反应来产生电流或电势变化。
电化学传感器通常包括一个工作电极、一个参考电极和一个计数电极。
当目标气体与工作电极接触时，会引发电化学反应，进而改变电极电势。
这种变化可以通过测量工作电极和参考电极之间的电流或电势差来确定目标气体浓度。
4.热导传感器：热导传感器是一种用于测量气体浓度的传感器类型。
它们基于气体对热传导的影响来测量气体浓度。
热导传感器通常包括一个加热元件和一个测温元件。
加热元件通过消耗电能产生热量，并使气体周围的温度升高。
测温元件测量气体周围的温度变化，当目标气体存在时，热量传导会发生变化，从而导致温度变化。
通过测量温度变化，可以确定目标气体的浓度。
总结起来，气体检测仪中的传感器类型包括化学传感器、红外传感器、电化学传感器和热导传感器等。
这些传感器利用不同的原理和技术来检测和测量目标气体的浓度。
电化学传感器在化学分析中的应用研究
电化学传感器在化学分析中的应用研究化学分析是一种科学的方法，它通过对物质的成分和性质进行检测、分析和判定，来揭示物质的本质和特征。
而电化学传感器则是化学分析中的重要工具之一，它通过测量物质中的电荷、电势、电流等电化学参数，来反映物质的化学特性和化学变化。
近年来，随着电化学传感器技术的不断发展和改进，其在化学分析领域中的应用也越来越广泛和深入。
本文将对电化学传感器在化学分析中的应用进行探讨和研究。
一、电化学传感器的原理和分类电化学传感器是利用电化学原理，将化学信息转换为电信号的一种传感器。
其主要包括电场效应传感器、电化学传感器和离子选择性电极等三类。
其中，电化学传感器是应用最广泛的一种电化学传感器。
其原理是将反应物体系溶解于电解质液中，并利用电极与电解质液的接触，使其产生电化学反应过程，进而测量电极的电势或电流信号。
根据其测量信号的种类和原理，电化学传感器主要可分为伏安电化学传感器、阻抗电化学传感器和电容电化学传感器等多种类型。
二、电化学传感器在环境分析中的应用电化学传感器在环境分析中的应用主要用来检测和测量环境中的各种污染物，例如重金属、气体、有机物等。
其中，离子选择性电极被广泛应用于环境水体、土壤和大气等领域，在检测水质、土壤中离子组成和大气污染等方面发挥着重要作用。
而电容电化学传感器则可用于检测空气中的挥发性有机物。
此外，电化学光纤传感器等新型电化学传感器也逐渐应用于环境分析领域中。
这些电化学传感器的特点是响应时间短、检测灵敏度高、测量范围广等，因此被广泛应用于环境分析和监测中。
三、电化学传感器在生物分析中的应用电化学传感器在生物分析中的应用主要用来检测和测量生物分子，例如DNA、蛋白质、细胞等。
其主要特点是响应时间短、检测灵敏度高、测量范围广等。
因此，电化学传感器已被广泛应用于DNA序列、蛋白质结构和细胞化学等领域中。
其中，纳米级电化学传感器的出现更是极大地扩展了生物分析的应用范围。
四、电化学传感器在药物分析中的应用电化学传感器在药物分析中的应用主要用来检测和测量药物的含量、分布、化学反应过程等。
几种气体传感器的检测原理
几种气体传感器的检测原理气体传感器是一种用于检测和测量气体浓度的装置。
根据检测原理的不同，可以将气体传感器分为多种类型。
下面将介绍几种常见的气体传感器及其检测原理。
1.电化学传感器：电化学传感器是一种将气体与电化学反应相结合进行检测的传感器。
其基本原理是通过被测气体与电极发生氧化还原反应，产生电流或电势变化，并由传感器进行测量和分析。
电化学传感器常用来检测一氧化碳、二氧化硫等有毒气体。
电化学传感器具有高精度、高灵敏度和良好的重复性等优势。
2.红外传感器：红外传感器是利用气体分子与红外辐射之间的相互作用进行检测的传感器。
其原理是利用被测气体吸收红外辐射的特性来测量气体浓度。
红外传感器可以用于检测多种气体，如二氧化碳、甲烷和乙烯等。
红外传感器具有快速响应、高灵敏度和稳定性好的特点。
3.半导体传感器：半导体传感器是利用被测气体对半导体材料电阻率的改变进行检测的传感器。
其原理是当被测气体与半导体传感器表面发生化学反应时，会导致传感器材料的电阻发生变化。
半导体传感器常用于检测可燃气体，如甲烷、丙烷等。
半导体传感器具有响应速度快、价格低廉等优势。
4.压电传感器：压电传感器是利用压电效应检测被测气体的传感器。
其原理是被测气体与压电材料接触后，改变了压电材料的尺寸和形状，从而产生电荷或电流。
压电传感器常用于检测氨气、二氧化硫等气体。
压电传感器具有高精度、高灵敏度和抗干扰能力强的特点。
5.离子传感器：离子传感器是一种通过测量被测气体中离子浓度来检测气体的传感器。
其原理是被测气体与离子选择性电极或离子选择性膜作用，将离子吸附到电极或膜表面，从而改变电位差或电流。
离子传感器常用于检测酸雾、汞等气体。
离子传感器具有高精度、高灵敏度和耐腐蚀等优势。
总之，气体传感器根据检测原理的不同可以分为电化学传感器、红外传感器、半导体传感器、压电传感器和离子传感器等多种类型。
每种传感器都具有其独特的优势和适用范围，可以满足不同环境下的气体检测需求。
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0引言由导电材料掺杂的聚合物作为敏感膜制作而成的化学阻抗传感器是一类相对简单、低能耗、稳定和对各种气体有较宽响应范围的传感器[1~15]。
在一个普通平行电极或叉指金属电极上沉积一层半导体聚合物作敏感膜，通过敏感膜与分析物的相互作用进行检测是一种经典的测试方式。
在这个敏感膜结构中，导电粒子既起到传输电子的作用，也具有提供极化子从而改变介电常数的作用；而对目标分析物的选择性主要由聚合物决定，因为目标分析物主要吸附在聚合物中，吸附量决定响应的大小。
目标气体在敏感膜中可逆的吸附和解吸附引起敏感膜的膨胀和收缩，从而导致导电粒子之间距离改变，引起电阻改变。
如果由多个这样的传感器组合成传感器阵列，每个传感器的敏感膜由不同的聚合物组成，则可以实现对混合气体的测定[3~4，6，11]。
目标气体在不同的聚合物膜上有不同的分配系数，因而会有不同的响应。
传感器信号响应机制[2]，提高灵敏度的手段[11]，选择性[6，11]，叉指电极尺寸[16]，及对混合物的分析能力等是近年研究的热点。
由于碳粉的稳定性和原料便宜，碳粉掺杂的聚合物被广泛用做化学阻抗传感器的敏感膜[2~6，9~11，15]。
单层碳黑保护的金属纳米金也被用于化学阻抗传感器的敏感膜[17~19]。
用于挥发性有机气体测定的化学阻抗传感器郭忠端，庞新宇，李娟秀，蔡青云*（湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室，湖南长沙410082）摘要：该文以碳粉掺杂的聚合物为敏感膜，以叉指电极为基底制作了测定挥发性有机气体的化学阻抗传感器。
当敏感膜吸附有机气体时，敏感膜膨胀，导致膜中导电性的碳粉粒子距离增加，电阻也增加。
同时，有机气体的吸附还引起敏感膜的介电常数改变，从而导致电阻、电容改变。
通过传感器电阻电容的变化可以实现有机气体的定量测定。
考察了敏感膜厚度、敏感膜中碳粉含量、及测定频率对传感器电阻电容响应的影响。
该文还探讨了电阻和电容响应的机理。
关键词：碳黑；聚合物；化学阻抗；传感器A chemiresistor sensor for the determination of volatile organiccompoundsGuo Zhong -duan,Pang Xin -yu,Li Juan -xiu,Cai Qing -yun(State Key Labrotary of Chemo/Biosensing and Chemometrics,Department of Chemistry,Hunan University,Changsha 410082,China)Abstract:A chemiresistor sensor was fabricated for the analysis of volatile organic compounds (VOCs)with carbon black (CB)-polymer composite as sensing film and interdigital electrodes.The film swelling upon absorbing VOCs results in an increase in the space among CB particles,and consequently an increase in resistance.Meanwhile the absorption of VOCs results in changes in the dielectric properties of the film,and consequently changes in the resis -tance and capacitance.The effects of polymer film thickness,CB content,and tested frequency on the resistance and capacitance in response to VOCs were investigated.The response mechanism was also discussed.Key words:Carbon black;Polymer composite;Capacitance and resistance response;ChemiresistorVol．30,No．1Mar ．2010化学传感器CHEMICALSENSORS第30卷第1期2010年3月*通讯联系人，qycai0001@采用叉指电极时，除电阻响应外，还可以观察到显著的电容响应[19~20]。
响应气体时，阻抗变化的小部分是因为气体吸附导致的敏感膜电阻率的改变，大部分是因为敏感膜膨胀引起导电粒子之间距离的改变；而吸附导致的电容变化主要是因为敏感膜的介电常数发生了改变[18~19]。
两者的响应机理不同，因为膨胀程度决定于分配系数而对介电常数影响较小。
因此可以通过同时测量阻抗和电容的变化获得更多信息，增加传感器的选择性。
当目标物的介电常数与传感膜的介电常数相差较大时，由阻抗和电容的变化可以判断是膜的膨胀还是介电常数/电阻率的变化起主要作用。
文中，采用碳黑掺杂的聚合物作敏感膜制作了化学阻抗传感器，并同时监测了阻抗和电容对挥发性有机气体的响应。
基于不同的阻抗和电容响应，讨论了其响应机理。
1实验聚表氯醇（polyepichlorohydrin,PECH ），碳粉（平均直径2.25μm,最大直径不超过20μm ）均购自Aldrich 公司。
有机溶剂甲苯为分析纯，从试剂公司购得，使用前未经纯化。
实验中所用的水为二次蒸馏水。
实验中所用电极为镀金电极，电极厚度0.4μm,电极面积1.5mm 2。
传感膜材料为碳粉与PECH 按一定比例的混合物。
其制作工艺为：先将PECH 溶解在甲苯中配制成20mg/mL 的溶液。
取所需体积与一定量碳粉混合，得到一定碳粉含量的混合物，超声波搅拌10min 制得悬浮液，在0.5h 的时间内观察不到明显的沉淀即可。
用专用喷枪将所制得悬浮液喷到镀金电极表面，形成一层均匀的复合物膜。
在喷液之前，电极用甲苯和甲醇清洗，并用氮气吹干。
其中，膜的成分用在PECH 中碳黑的百分含量来表示。
不同碳黑含量的PECH 混合物（CM-PECH ）的电导率和介电常数由平行电极测定。
在平行电极之间填满CM-PECH ，测定其电阻和电容值，再在平行电极之间充满甲醇，测定其电阻和电容值，根据甲醇的电导率和介电常数值计算出不同碳黑含量的PECH 混合物的电导率和介电常数。
采用TH2816型宽频交流数字电桥（中国常州同惠电子有限公司）测定传感器的电阻和电容变化。
试样测定时，传感器封闭在检测池中（2mL 死体积），测试导线从检测池中引出。
样品由3L 样品袋（Tedlar,SKC Inc.）配置：用微量注射器抽取一定量液体注入已充有2L 氮气的样品袋中，待样品挥发混匀，用已知量的纯净的干氮气稀释得到所需浓度的气样，并振荡均匀。
测定前先通氮气10~15min ，对整个测定系统清洗，待基线稳定后，通入样品气体，由后置的转子流量计控制流速在50mL /min ，待峰值稳定，用数字电桥在固定频率下实时测定传感器的电阻和电容。
然后通入氮气洗涤至基值，以进行下一循环测试。
在实验中，用交流电源代替直流电源测量阻抗和电容以便消除电极的电化学极化。
2结果与讨论2.1频率对传感器电阻电容响应的影响图1所示为传感器响应甲苯时电阻和电容随频率变化的响应曲线。
表1总结了频率对噪音和信噪比（SNR ）的影响。
可见频率对传感器的电阻响应影响很小，而对电容影响很大。
随着频率升高，电容值和噪音都大幅度减小。
例如，当频率从10kHz ，增加到150kHz ，传感器电容值从f /kHz 10301508.869.0210.324823828850053060335.21.980.0246toluene /0.085mmol/L-8.2-15.2-66.8toluene /0.170mmol/L-13.6-32.1-128.8Tol/0.085mmol/LSNR(R )SNR(C )N(C )/nF N(R )/m Ωf:监测频率；R ：电阻；C ：电容；负号：代表负的响应表1不同测定频率下传感器响应甲苯的噪音（N ）和信噪比（SNR ）Tab.1Effect of frequency on the sensor noise(N)and signal-to-noise ratio(SNR)郭忠端等：用于挥发性有机气体测定的化学阻抗传感器1期55Tol/0.170mmol/L14800nF下降到75.5nF；其噪音则降低了600倍，SNR增加了近9倍。
因此，高频测定容易获得高的电容信噪比。
频率对电容响应信噪比的影响，主要源于频率对敏感膜和目标分析物的介电常数的影响。
敏感膜的介电常数正比于外加电场引起的介电极化的大小。
介电极化主要由CB-PECH敏感膜中的杂质和所吸附的目标物的永久偶极矩的极化决定。
当偶极矩的取向作用迟滞于外加电场的频率变化时，则由极化引起的介电常数的变化便与频率有关。
介电常数因而随频率的增加而增加。
当频率远远大于偶极矩的取向作用时，介电常数的损耗就会变得非常小。
同时，也导致了电容值和电容噪音的降低。
在10GHz时，电容的介电常数已经变得与频率无关了[21]，称为光频介电常数。
在试验中由于仪器条件所限，只能在测量中用最大的150kHz的频率以达到最大的电容灵敏度。
2.2碳粉含量对电阻电容响应的影响在CB-PECH混合物中含碳黑量越低，其电阻率较低。
为了保证涂膜后各传感器电阻值相等，含碳黑量较低的CB-PECH混合物需要涂较厚的膜。
混合物中碳粉和聚合物的作用一般认为是碳粉颗粒提供导电性，聚合物膜是绝缘体，响应目标气体，提供对目标分析物的选择性。
膜上的有效电场强度随着CB含量的增加而增强，导致介电极化增加，从而介电常数增加。
表2显示了电阻的SNR随着CB含量的增加而增加，而当膜的初始电阻一样时，碳黑含量对电容的SNR影响不大。
在碳黑含量较高的膜上获得了较高的阻抗灵敏度，这是由于碳黑含量较高的膜具有相对较低的电阻率。
如果用更厚一些的膜，相应减少339.0337.5336.0334.5048121620Time/min14800146001440014200048121620Time/minC/nF338.5 336.5 334.5 332.50510152025Time/min0510152025Time/min1795177017451720332.5330.5328.5326.5324.50481216Time/min75.574.573.572.571.50481216Time/minC/nFC/nF10kHz30kHz150kHzR0:检测N2时的背景电阻负号：代表负的响应化学传感器30卷56RS :相对灵敏度用S R /R 0或S C /C 0表示；RS C /RS R :表示电容和阻抗的灵敏度比;初始电阻:712ohm ;噪音：0.025ohm （R ），0.00134Nf (C )toluene heptane ethyl acetate dicloro methane methyl ethyl ketone cyclohexanone isopropanol(R )17.620.56.71.911.31361.7(C )27.81.212.83.919.9207.63.51.582.401.912.051.761.532.06Linear range (mmol/L)0.025~0.4010.114~0.3290.164~0.3830.041~0.6160.030~0.4790.010~0.0610.035~0.701膜中的CB 含量，就可以获得更高的电容灵敏度。