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氣體傳感器的檢測原理及介紹

閱讀次數:160 次     作者:www.danyredsun.com.cn

一、氣體傳感器的種類:
國內市場上目前按照氣體檢測原理來分。氣體傳感器主要分為:半導體氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、電化學原理氣體傳感器、固體電解質原理氣體傳感器、PID原理氣體傳感器、紅外原理氣體傳感器、光譜法氣體傳感器等氣體傳感器。其中又以電化學氣體傳感器和半導體氣體傳感器使用最為普遍。但是紅外氣體傳感器穩定性、準確度、抗干擾性比起電化學和半導體來說多有很大的優勢所以紅外氣體傳感器將是未來發展的優勢。下面主要介紹半導體、電化學、紅外氣體傳感器。

二、主要氣體傳感器選型介紹
1
、半導體氣體傳感器
  半導體氣體傳感器是利用一些金屬氧化物半導體材料,在一定溫度下,電導率隨著環境氣體成份的變化而變化的原理制造的。如半導體酒精傳感器,就是利用二氧化錫在高溫下遇到酒精氣體時,電阻會急劇減小的原理制備的。
  半導體式氣體傳感器可以有效地用于:可燃氣體(甲烷、一氧化碳、乙炔、乙烯、天然氣、沼氣)、酒精、一氧化碳(城市煤氣)、硫化氫、氨氣(包括胺類,肼類)。這種傳感器優點是成本低廉,適宜于民用氣體檢測的需求。家用可燃氣體報警器就是一個使用案例。
  半導體氣體傳感器的缺點:穩定性較差,受環境影響較大;尤其,每一種傳感器的選擇性都不是唯一的,輸出參數也不能確定。所以不適合檢測準確性高的場所。
2
、電化學原理氣體傳感器:根據有毒有害氣體、可燃性的都有電化學活性,可以被電化學氧化或者還原產生出弱電流/電壓信號,然后進行信號放大。利用這些反應,可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學氣體傳感器分很多子類:電化學氣體傳感器最好的品牌是英國的CT。也是全球使用量最大的氣體傳感器。
 ?。?/span>1)、恒定電位電解池型電化學氣體傳感器,這種傳感器用于檢測還原性氣體非常有效,它的原理與原電池型傳感器不一樣,它的電化學反應是在電流強制下發生的,是一種真正的庫侖分析的傳感器。這種傳感器已經成功地用于:一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等氣體的檢測之中,是目前有毒有害氣體檢測的主流傳感器。
  (2)、原電池型電化學氣體傳感器(也稱:加伏尼電池型氣體傳感器,也有稱燃料電池型氣體傳感器,也有稱自發電池型氣體傳感器),他們的原理行同我們用的干電池,只是,電池的碳錳電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例,氧在陰極被還原,電子通過電流表流到陽極,在那里鉛金屬被氧化。電流的大小與氧氣的濃度直接相關。這種傳感器可以有效地檢測氧氣、二氧化硫、氯氣等。

3)、極限電流型電化學氣體傳感器,有一種測量氧氣濃度的傳感器利用電化池中的極限電流與載流子濃度相關的原理制備氧(氣)濃度傳感器,用于汽車的氧氣檢測,和鋼水中氧濃度檢測。
目前這種傳感器的主要供應商遍布全世界,主要在英國、德國、日本、美國,最近新加入幾個歐洲供應商:英國、瑞士等。中國在這個領域起步很早,但是產業化進程效果不佳。
4)、濃差電池型電化學氣體傳感器,具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩側,會自發形成濃差電動勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關,這種傳感器的成功實例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質型二氧化碳傳感器。
3、紅外線氣體傳感器:紅外氣體傳感器是根據氣體在中紅外區都有吸收峰的特征,檢測特征吸收峰位置的吸收情況,就可以確定某氣體的濃度。
  這種傳感器過去都是大型的分析儀器,但是近些年,隨著以MEMS技術為基礎的傳感器工業的發展,這種傳感器的體積已經由10升,45公斤的巨無霸,減小到2毫升(拇指大?。┳笥?。使用無需調制光源的紅外探測器使得儀器完全沒有機械運動部件,完全實現免維護化。
  紅外線氣體傳感器可以有效地分辨氣體的種類,準確測定氣體濃度。
  這種傳感器成功的用于:二氧化碳、甲烷、六氟化硫、乙炔、乙烯、一氧化碳等等。全球市場上紅外氣體傳感器做的最好最齊全的是德國的SMART GAS公司
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