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氣體傳感器的檢測(cè)原理及介紹

閱讀次數(shù):160 次     作者:ljwdvjdmqls.com

一、氣體傳感器的種類:
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上目前按照氣體檢測(cè)原理來(lái)分。氣體傳感器主要分為:半導(dǎo)體氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)原理氣體傳感器、固體電解質(zhì)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(xué)氣體傳感器和半導(dǎo)體氣體傳感器使用最為普遍。但是紅外氣體傳感器穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度、抗干擾性比起電化學(xué)和半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)多有很大的優(yōu)勢(shì)所以紅外氣體傳感器將是未來(lái)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。下面主要介紹半導(dǎo)體、電化學(xué)、紅外氣體傳感器。

二、主要?dú)怏w傳感器選型介紹
1
、半導(dǎo)體氣體傳感器
  半導(dǎo)體氣體傳感器是利用一些金屬氧化物半導(dǎo)體材料,在一定溫度下,電導(dǎo)率隨著環(huán)境氣體成份的變化而變化的原理制造的。如半導(dǎo)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(shí),電阻會(huì)急劇減小的原理制備的。
  半導(dǎo)體式氣體傳感器可以有效地用于:可燃?xì)怏w(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(yōu)點(diǎn)是成本低廉,適宜于民用氣體檢測(cè)的需求。家用可燃?xì)怏w報(bào)警器就是一個(gè)使用案例。
  半導(dǎo)體氣體傳感器的缺點(diǎn):穩(wěn)定性較差,受環(huán)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(shù)也不能確定。所以不適合檢測(cè)準(zhǔn)確性高的場(chǎng)所。
2
、電化學(xué)原理氣體傳感器:根據(jù)有毒有害氣體、可燃性的都有電化學(xué)活性,可以被電化學(xué)氧化或者還原產(chǎn)生出弱電流/電壓信號(hào),然后進(jìn)行信號(hào)放大。利用這些反應(yīng),可以分辨氣體成份、檢測(cè)氣體濃度。電化學(xué)氣體傳感器分很多子類:電化學(xué)氣體傳感器最好的品牌是英國(guó)的CT。也是全球使用量最大的氣體傳感器。
  (1)、恒定電位電解池型電化學(xué)氣體傳感器,這種傳感器用于檢測(cè)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(xué)反應(yīng)是在電流強(qiáng)制下發(fā)生的,是一種真正的庫(kù)侖分析的傳感器。這種傳感器已經(jīng)成功地用于:一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等氣體的檢測(cè)之中,是目前有毒有害氣體檢測(cè)的主流傳感器。
 ?。?/span>2)、原電池型電化學(xué)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(fā)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(guò)電流表流到陽(yáng)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(guān)。這種傳感器可以有效地檢測(cè)氧氣、二氧化硫、氯氣等。

3)、極限電流型電化學(xué)氣體傳感器,有一種測(cè)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(guān)的原理制備氧(氣)濃度傳感器,用于汽車的氧氣檢測(cè),和鋼水中氧濃度檢測(cè)。
目前這種傳感器的主要供應(yīng)商遍布全世界,主要在英國(guó)、德國(guó)、日本、美國(guó),最近新加入幾個(gè)歐洲供應(yīng)商:英國(guó)、瑞士等。中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域起步很早,但是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程效果不佳。
4)、濃差電池型電化學(xué)氣體傳感器,具有電化學(xué)活性的氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè),會(huì)自發(fā)形成濃差電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)的大小與氣體的濃度有關(guān),這種傳感器的成功實(shí)例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質(zhì)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(jù)氣體在中紅外區(qū)都有吸收峰的特征,檢測(cè)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(guò)去都是大型的分析儀器,但是近些年,隨著以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的傳感器工業(yè)的發(fā)展,這種傳感器的體積已經(jīng)由10升,45公斤的巨無(wú)霸,減小到2毫升(拇指大?。┳笥?。使用無(wú)需調(diào)制光源的紅外探測(cè)器使得儀器完全沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,完全實(shí)現(xiàn)免維護(hù)化。
  紅外線氣體傳感器可以有效地分辨氣體的種類,準(zhǔn)確測(cè)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(chǎng)上紅外氣體傳感器做的最好最齊全的是德國(guó)的SMART GAS公司
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