气体传感器的主要特性和种类
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。
气体传感器的原理和应用

气体传感器的原理和应用气体传感器是现代生活中不可或缺的一部分。
它们广泛应用于医疗、工业、环境监测等领域。
本文将介绍气体传感器的原理和应用,并重点探讨传感器在气体检测中的应用。
一、气体传感器的原理气体传感器是通过检测气体在传感器表面的作用或改变而工作的。
它们一般分为两种类型:化学传感器和物理传感器。
1. 化学传感器化学传感器是工作原理基于气体分子与传感器反应的一种传感器。
当化学传感器暴露在检测气体中时,一些活性反应会导致感受器物质化学与电学特性的变化。
例如,许多化学传感器使用导电聚合物的表面来检测特定气体。
当污染物进入传感器内部时,它们会与聚合物上的电子发生反应,导致传感器的电阻值发生变化。
化学传感器通常需要在检测气体之前与气体相互作用,涉及氧化、还原、吸附等反应,因此它们的灵敏度和特异性通常更高,而且可以检测到不同的类别和浓度的气体。
2. 物理传感器物理传感器是工作原理基于传感器物理特性或气体分子的运动而实现的一种传感器。
当气体通过传感器时,显式的物理效应就会发生,例如温度、湿度、光敏电阻甚至声波的改变。
对于目标气体,这些特性都是有效的。
如硫化氢,二氧化硫,油烟等较长时间暴露在传感器上可以导致传感器故障或失灵。
物理传感器通常需要消除噪声和环境干扰的干扰,因此对传感器设计的要求更高。
此外,物理传感器的响应速度通常较快。
二、气体传感器的应用气体传感器的应用覆盖了从环境监测到医疗、航空、汽车、电子和制造等各行各业。
以下是几个主要应用领域。
1. 医疗领域气体传感器在医疗领域应用广泛,例如用来检测人体呼出的气体。
通过分析呼出气体中的成分,人体的健康状况得到更加精确的反映,以便进行更加个性化、有效的治疗方案。
2. 环境监测气体传感器在工厂、食品生产、医院等领域中用于检测气体污染,以确保环境中的气体安全。
有些传感器还可以检测空气质量和气体浓度。
3. 航空和汽车领域气体传感器可用于检测飞机和汽车的废气排放,以确保其遵守排放标准。
气体传感器的分类

气体传感器的分类气体传感器是一种用于检测和测量气体浓度和组成的设备。
根据其工作原理和应用领域的不同,可以将气体传感器分为几个主要分类。
1. 热导式传感器(Thermal Conductivity Sensors)热导式传感器是一种基于气体热导率的测量原理来检测气体浓度的传感器。
它包含两个热电阻,其中一个加热丝用于产生热量,另一个用于测量热量传导。
热导率与气体浓度成正比,因此通过测量热导率的变化可以得出气体浓度的信息。
热导式传感器广泛应用于气体分析仪、气体检测仪等领域。
2. 氧气传感器(Oxygen Sensors)氧气传感器是一种用于测量气体中氧气浓度的传感器。
它采用电化学原理,通过氧化还原反应来测量气体中氧气的浓度。
氧气传感器常用于医疗设备、环境监测、工业过程控制等领域,用于监测氧气浓度以确保安全和正常运行。
3. 气体浓度传感器(Gas Concentration Sensors)气体浓度传感器是一种用于测量气体浓度的传感器。
它可以测量各种气体的浓度,如二氧化碳、甲烷、一氧化碳等。
气体浓度传感器采用不同的技术,例如化学传感器、红外传感器、电化学传感器等。
这些传感器广泛应用于室内空气质量监测、工业安全、矿井监测等领域。
4. 气体压力传感器(Gas Pressure Sensors)气体压力传感器是一种用于测量气体压力的传感器。
它可以测量气体的绝对压力或相对压力。
气体压力传感器常用于工业自动化、气象观测、天然气输送等领域,用于监测和控制气体系统的压力。
5. 气体流量传感器(Gas Flow Sensors)气体流量传感器是一种用于测量气体流量的传感器。
它可以测量气体在管道或通道中的流动速度和体积。
气体流量传感器广泛应用于气体供应、燃气测量、气体流程控制等领域,用于监测和调节气体的流动。
气体传感器根据其工作原理和应用领域的不同可以分为热导式传感器、氧气传感器、气体浓度传感器、气体压力传感器和气体流量传感器。
电化学气体传感器的特点

电化学气体传感器的特点电化学气体传感器是一种常用的气体传感器,其特点主要体现在以下几个方面:1. 高灵敏度:电化学气体传感器采用了电化学原理,通过测量气体与电极之间的电荷传递或电流变化来检测气体浓度。
由于电化学反应具有较高的灵敏度,因此电化学气体传感器对于目标气体的浓度变化能够作出非常敏锐的响应。
2. 宽检测范围:电化学气体传感器能够检测到多种气体的浓度,包括有害气体如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,以及可燃气体如甲烷、丙烷等。
不同种类的电化学气体传感器可以根据需求选择,以满足不同气体的检测要求。
3. 高选择性:电化学气体传感器的电极材料可以根据目标气体的特性进行选择,从而提高传感器的选择性。
通过合理选择电极材料,可以使传感器对目标气体具有高度选择性,减少对其他气体的干扰。
4. 长寿命:电化学气体传感器的电极材料通常具有较高的耐腐蚀性和稳定性,能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
同时,电化学气体传感器通常具有一定的自清洁功能,在使用过程中能够自动清除电极上的污染物,延长传感器的使用寿命。
5. 可靠性高:电化学气体传感器经过严格的校准和测试,具有较高的可靠性。
传感器的输出信号稳定准确,能够在不同环境条件下进行准确的气体浓度测量。
6. 快速响应:电化学气体传感器具有快速响应的特点,能够在短时间内检测到气体浓度的变化。
这对于需要实时监测气体浓度的应用场景非常重要,如工业生产过程中的安全监测、室内空气质量监测等。
7. 易于使用和维护:电化学气体传感器体积小巧,重量轻,安装方便。
传感器的使用和维护也比较简单,通常只需定期校准和更换电极即可。
这使得电化学气体传感器适用于各种应用场景,包括家庭、工业、医疗等领域。
总结起来,电化学气体传感器具有高灵敏度、宽检测范围、高选择性、长寿命、可靠性高、快速响应、易于使用和维护等特点。
这些特点使得电化学气体传感器成为一种重要的气体检测仪器,在环境监测、工业安全、火灾报警等领域发挥着重要作用。
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。
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。
气体传感器的分类与工作原理浅探
气体传感器的分类与工作原理浅探气体传感器以气敏器件为核心组成,在检测系统中的作用相当于人类的鼻子,将气体种类、浓度等参量转化成电信号输出。
本文分析了几种常见的气体传感器的工作原理和特性。
标签:气体传感器;气敏材料;工作原理随着科学技术的发展,作为现代信息技术的三大支柱之一的传感器技术受到了广泛的关注。
我国国家标准(GB7665-87)中传感器定义为“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。
它与人类的感官相对应,可分为光敏传感器(视觉)、声敏传感器(听觉)、气敏传感器(嗅觉)、化学传感器(味觉)和压敏、温敏、流体等传感器(触觉)。
气体传感器以气敏器件为核心组成,在检测系统中的作用相当于人类的鼻子,将气体种类、浓度等参量转化成电信号输出。
对气体传感器的基本性能要求是:(1)较好的选择性,不受其他气体干扰,能按要求检测出气体浓度;(2)可以重复多次使用,使用寿命较长和稳定性好;(3)能实现实时监测。
由于不同气体具有不同性质,为了能检测不同种类的气体,所需的气体传感器的种类也就比较多。
按被测气体的性质分为:(1)检测氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等易燃易爆气体的传感器;(2)检测如氯气、硫化氢、砷烷等有毒气体的传感器。
(3)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。
(4)检测甲醛、臭氧等大气污染的传感器。
根据气敏材料及作用效应可分为半导体气体传感器、电化学气体传感器、固体电解质气体传感器、光学气体传感器、催化燃烧式气体传感器等。
根据作用原理可将气体传感器可分为:(1)电学类气体传感器,利用气敏材料的电学参量反映气体浓度的变化。
(2)光学类气体传感器,利用气体的光学特性来检测气体成分和浓度。
(3)高分子气敏材料气体传感器。
(4)电化学类气体传感器。
此外,按传感器的输出可分为电阻式和非电阻式;按气体传感器的结构还可分为干式和湿式。
较为常见的几种气体传感器件的工作原理和特性分析如下:1 金属氧化物半导体气体传感器电阻式气体传感器是由气体分子引起气敏材料阻值的变化,目前已研发出单一金属氧化物材料、复合金属氧化物材料以及混合金属氧化物材料,这是除了传统的SnO、SnO2和Fe2O3材料以外的一批新型材料。
气体传感器的分类,优缺点
» 仪器知识» 正文气体传感器的分类及各类优缺点介绍发布日期:2010-09-23 浏览次数:34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、干燥或制冷处理仪表显示部分。
早在上个世纪70年代,气体传感器就已经成为传感器领域一个大系,属于化学传感器一个分支。
目前流行于市场气体传感器大约有如下一些种类:1、催化燃烧式气体传感器这种传感器是白金电阻表面制备耐高温催化剂层,一定温度下,可燃性气体其表面催化燃烧,燃烧是白金电阻温度升高,电阻变化,变化值是可燃性气体浓度函数。
催化燃烧式气体传感器选择性检测可燃性气体:凡是可以燃烧,都能够检测;凡是不能燃烧,传感器都没有任何响应。
当然,『凡是可以燃烧,都能够检测』这一句有很多例外,,总来讲,上述选择性是成立。
催化燃烧式气体传感器计量准确,响应快速,寿命较长。
传感器输出与环境爆炸危险直接相关,安全检测领域是一类主导位传感器。
缺点:可燃性气体范围内,无选择性。
暗火工作,有引燃爆炸危险。
大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。
目前这种传感器主要供应商中国、日本、英国(发明国)!目前中国是这种传感器最大用户(煤矿),也拥有最佳传感器生产技术,尽管不断有各种各样代理商宣传上干扰社会对这种传感器认识,毕竟,催化燃烧式气体传感器主流制造商国内。
2、半导体式气体传感器它是利用一些金属氧化物半导体材料,一定温度下,电导率环境气体成份变化而变化原理制造。
比如,酒精传感器,就是利用二氧化锡高温下遇到酒精气体时,电阻会急剧减小原理制备。
半导体式气体传感器可以有效用于:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体检测。
气体传感器简介介绍
提高稳定性与寿命
趋势描述
提高气体传感器的稳定性和寿命是持续 追求的目标。稳定性决定了传感器在长 时间使用过程中输出信号的稳定性,而 寿命则关系到传感器的使用成本和维护 成本。
VS
技术挑战
在提高稳定性和寿命方面,需要解决材料 老化、抗干扰能力、自适应校准等技术难 题,以实现传感器在恶劣环境下的长期稳 定运行。
气体传感器简介介绍
汇报人: 日期:
目录
• 气体传感器概述 • 气体传感器的技术特点 • 常见气体传感器类型及其原理 • 气体传感器的应用案例 • 气体传感器的发展趋势与挑战
01
气体传感器概述
定义与工作原理
• 气体传感器是指能感受气体浓度变化并转换成可用输出信号的 传感器。其工作原理通常基于物理或化学效应,如电化学、光 学、热学等。当目标气体与传感器接触时,会引起传感器内部 物理或化学性质的变化,从而产生与气体浓度成比例的电信号 。通过对这个电信号的检测和处理,可以实现气体浓度的测量 。
总之,气体传感器作为 一种将气体浓度转化为 电信号的装置,在各个 领域都发挥着重要作用 。随着科技的不断发展 ,气体传感器的性能将 不断提升,应用领域也 将进一步拓展。
02
气体传感器的技术特点
敏感性
高灵敏度
气体传感器需要具备高灵敏度, 能够检测到极低浓度的目标气体 ,确保对环境中的气体变化做出 准确响应。
气体传感器的应用案例
环境监测中的气体传感器
大气污染监测
气体传感器可用于监测大气中的 有害气体,如二氧化氮、硫化氢 等,以评估空气质量并及时发出
污染警报。
室内空气质量监测
在室内环境中,气体传感器可检 测甲醛、苯等挥发性有机物,保
障人们呼吸健康。
气体检测仪的传感器你了解吗
气体检测仪的传感器你了解吗气体检测仪是一种能够实时检测环境中气体成分的设备,广泛应用于化学、环保、能源、医疗等领域。
气体检测仪的核心技术之一就是传感器,它能够将环境中的气体成分转化为电信号输出。
那么,气体检测仪的传感器究竟是如何工作的呢?传感器是气体检测仪的核心组成部分之一,它能够将气体的成分转化为电信号输出,供检测仪进行分析。
气体检测仪的传感器主要分为两类:化学传感器和物理传感器。
化学传感器化学传感器是指通过物理化学变化探测气体成分的传感器。
常见的化学传感器包括电化学传感器、光学传感器、红外传感器等。
电化学传感器电化学传感器利用气体分子在电极表面的反应来检测气体成分。
电化学传感器有氧气传感器、CO传感器、NOx传感器等。
这些传感器的工作原理是不同的,但都是依赖于气体分子在电极表面的化学反应。
举例来说,氧气传感器将氧气分子还原为氢气或氧化铅的电极响应信号,而CO传感器则利用CO分子还原为CO2或H2O的电极响应信号。
光学传感器光学传感器利用气体分子吸收光的特性来探测气体成分。
光学传感器有红外吸收传感器、激光吸收传感器等。
红外吸收传感器利用气体分子吸收红外辐射的特性来检测气体成分,激光吸收传感器则是利用激光束和气体分子的相互作用特性来探测气体成分。
红外传感器红外传感器是检测气体中可检测红外光的波长来进行气体的检测,比如 CO2、甲烷等。
它的工作原理是使用一个光源向被检测区域发射一定波长的红外光,当红外光照射到被检测气体中时,气体会吸收一部分红外光,并进行分子振动或转动,从而引起红外光能量的吸收,并反映到探测器的反应信号上。
物理传感器物理传感器是指通过物理量变化探测气体成分的传感器。
常见的物理传感器包括热导传感器、半导体传感器等。
热导传感器热导传感器基于气体在热量传递过程中的热导率变化来检测气体成分。
热导传感器分为两种类型:热电偶式和热式感应式。
热电偶式传感器的工作原理是利用热电效应,由热敏电阻材料和微型电热源组成的热电偶,测量不同气体的导热系数;热式感应式传感器的工作原理是利用热导率不同,传感体热散发能力不同的原理寻找气体成分。
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气体传感器的主要特性和种类
气体传感器的主要特性和种类
参考资料来源:中国环保网产品中心—气体检测仪
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。
1 主要特性
1.1 稳定性
稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,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,整个工作时间内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内的降低。
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%。
1.2 灵敏度
灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。
大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。
首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。
1.3选择性
选择性也被称为交叉灵敏度。
可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。
这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。
这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。
1.4抗腐蚀性
抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。
在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。
在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。
气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。
选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到最优。
2 主要原理及分类
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
2.1 半导体气体传感器
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。
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。
不足之处是必须工作于高温下、对气味或气体的选择性差、元件参数分散、稳定性不够理想、功率要求高.当探测气体中混有硫化物时,容易中毒。
非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。
其电流或电压随着气体含量而变化,主要检测氢和硅烧气等可燃性气体。
其中,MOSFET气体传感器工作原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属(如钮)接触发生反
应,反应产物扩散到MOSFET的栅极,改变了器件的性能。
通过分析器件性能的变化而识别VOC。
通过改变催化金属的种类和膜厚可优化灵敏度和选择性,并可改变工作温度。
MOSFET 气体传感器灵敏度高,但制作工艺比较复杂,成本高。
2.2 电化学型气体传感器
电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。
原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数,市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器,近年来,又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。
可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数,和原电池式不同的是,需要由外界施加特定电压,除了能检测CO,NO,N02,02,S02等气体外,还能检测血液中的氧体积分数。
电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。
离子电极式气体传感器出现得较早,通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数已电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。
2.3固体电解质气体传感器
固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池。
20世纪70年代开始,固体电解质气体传感器由于电导率高、灵敏度和选择性好,获得了迅速的发展,现在几乎应用于环保、节能、矿业、汽车工业等各个领域,其产量大、应用广,仅次于金属氧化物半导体气体传感器。
2.4接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式气体传感器可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式,其工作原理是气敏材料(如Pt电热丝等)在通电状态下,可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧,电热丝由于燃烧而生温,从而使其电阻值发生变化。
这种传感器对不燃烧气体不敏感,例如在铅丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器,具有广谱特性,即能检测各种可燃气体。
这种传感器有时称之为热导性传感器,普遍适用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道和浴室厨房的可燃性气体的监测和报
警。
该传感器在环境温度下非常稳定,并能对处于爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测。
2.5光学式气体传感器
光学式气体传感器包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型、光纤化学材料型等,主要以红外吸收型气体分析仪为主,由于不同气体的红外吸收峰不同,通过测量和分析红外吸收峰来检测气体。
目前的最新动向是研制开发了流体切换式、流程直接测定式和傅里叶变换式在线红外分析仪。
该传感器具有高抗振能力和抗污染能力,与计算机相结合,能连续测试分析气体,具有自动校正、自动运行的功能。
光学式气体传感器还包括化学发光式、光纤荧光式和光纤波导式,其主要优点是灵敏度高、可靠性好。
光纤气敏传感器的主要部分是两端涂有活性物质的玻璃光纤。
活性物质中含有固定在有机聚合物基质上的荧光染料,当VOC与荧光染料发生作用时,染料极性发生变化,使其荧光发射光谱发生位移。
用光脉冲照射传感器时,荧光染料会发射不同频率的光,检测荧光染料发射的光,可识别VOC。
2.6高分子气体传感器
近年来,国外在高分子气敏材料的研究和开发上有了很大的进展,高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点,在毒性气体和食品鲜度等方面的检测具有重要作用。
高分子气体传感器根据气敏特性主要可分为下列几种:
l)高分子电阻式气体传感器
该类传感器是通过测量高分子气敏材料的电阻来测量气体的体积分数,目前的材料主要有欧菁聚合物、LB膜、聚毗咯等。
其主要优点是制作工艺简单、成本低廉。
但这种气体传感器要通过电聚合过程来激活,这既耗费时间,又会引起各批次产品之间的性能差异。
2)浓差电池式气体传感器
浓差电池式气体传感器的工作原理是:气敏材料吸收气体时形成浓差电池,测量输出的电动势就可测量气体体积分数,目前主要有聚
乙烯醇-磷酸等材料。
3)声表面波(SAW)式气体传感器
SAW气体传感器制作在压电材料的衬底上,一端的表面为输入传感器,另一端为输出传感器。
两者之间的区域淀积了能吸附VOC的聚合物膜。
被吸附的分子增加了传感器的质量,
使得声波在材料表面上的传播速度或频率发生变化,通过测量声波的速度或频率来测量气体体积分数。
主要气敏材料有聚异丁烯、氟聚多元醇等,用来测量苯乙烯和甲苯等有机蒸汽。
其优势在于选择性高、灵敏度高、在很宽的温度范围内稳定、对湿度响应低和良好的可重复性。
SAW传感器输出为准数字信号,因此可简便地与微处理器接口。
此外,SAW传感器采用半导体平面工艺,易于将敏感器与相配的电子器件结合在一起,实现微型化、集成化,从而降低测量成本。
4)石英振子式气体传感器
石英振子微秤(QCM)由直径为数微米的石英振动盘和制作在盘两边的电极构成。
当振荡信号加在器件上时,器件会在它的特征频率。
~30MHz)发生共振。
振动盘上淀积了有机聚合物,聚合物吸附气体后,使器件质量增加,从而引起石英振子的共振频率降低,通过测定共振频率的变化来识别气体。
高分子气体传感器,对特定气体分子的灵敏度高、选择性好,结构简单,可在常温下使用,补充其他气体传感器的不足,发展前景良好。