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气体传感器的检测原理及介绍

阅读次数:次     来源:www.jianceyi.com.cn     作者:安帕尔气体检测仪

一、气体传感器的种类:
国内市场上目前按照气体检测原理来分。气体传感器主要分为:半导体气体传感器、催化燃烧式气体传感器、电化学原理气体传感器、固体电解质原理气体传感器、PID原理气体传感器、红外原理气体传感器、光谱法气体传感器等气体传感器。其中又以电化学气体传感器和半导体气体传感器使用最为普遍。但是红外气体传感器稳定性、准确度、抗干扰性比起电化学和半导体来说多有很大的优势所以红外气体传感器将是未来发展的优势。下面主要介绍半导体、电化学、红外气体传感器。

二、主要气体传感器选型介绍
1
、半导体气体传感器
  半导体气体传感器是利用一些金属氧化物半导体材料,在一定温度下,电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。如半导体酒精传感器,就是利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时,电阻会急剧减小的原理制备的。
  半导体式气体传感器可以有效地用于:可燃气体(甲烷、一氧化碳、乙炔、乙烯、天然气、沼气)、酒精、一氧化碳(城市煤气)、硫化氢、氨气(包括胺类,肼类)。这种传感器优点是成本低廉,适宜于民用气体检测的需求。家用可燃气体报警器就是一个使用案例。
  半导体气体传感器的缺点: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。所以不适合检测准确性高的场所。
2
、电化学原理气体传感器:根据有毒有害气体、可燃性的都有电化学活性,可以被电化学氧化或者还原产生出弱电流/电压信号,然后进行信号放大。利用这些反应,可以分辨气体成份、检测气体浓度。电化学气体传感器分很多子类:电化学气体传感器最好的品牌是英国的CT。也是全球使用量最大的气体传感器。
  (1)、恒定电位电解池型电化学气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析的传感器。这种传感器已经成功地用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。
  (2)、原电池型电化学气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫、氯气等。

3)、极限电流型电化学气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。
目前这种传感器的主要供应商遍布全世界,主要在英国、德国、日本、美国,最近新加入几个欧洲供应商:英国、瑞士等。中国在这个领域起步很早,但是产业化进程效果不佳。
4)、浓差电池型电化学气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器的成功实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。
3、红外线气体传感器:红外气体传感器是根据气体在中红外区都有吸收峰的特征,检测特征吸收峰位置的吸收情况,就可以确定某气体的浓度。
  这种传感器过去都是大型的分析仪器,但是近些年,随着以MEMS技术为基础的传感器工业的发展,这种传感器的体积已经由10升,45公斤的巨无霸,减小到2毫升(拇指大小)左右。使用无需调制光源的红外探测器使得仪器完全没有机械运动部件,完全实现免维护化。
  红外线气体传感器可以有效地分辨气体的种类,准确测定气体浓度。
  这种传感器成功的用于:二氧化碳、甲烷、六氟化硫、乙炔、乙烯、一氧化碳等等。全球市场上红外气体传感器做的最好最齐全的是德国的SMART GAS公司
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