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氣體傳感器的類型和適用場合分析
閱讀：2834 發(fā)布時間：2019-12-20
傳感器是能感受規(guī)定被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。氣體傳感器是用來檢測氣體的成份和含量的傳感器，一般來說，氣體傳感器的定義是以檢測目標(biāo)位分類基礎(chǔ)的，也就是說，凡是用于檢測氣體成份和濃度的傳感器都稱作氣體傳感器目前市場上能測氣體的傳感器有催化燃燒式，半導(dǎo)體，電化學(xué)，紅外傳感器，光離子傳感器PID的這幾種，根據(jù)不同的應(yīng)用場合和氣體類型選擇不同的傳感器類型。
1、催化燃燒式
催化燃燒式傳感器，催化燃燒式氣體傳感器是利用催化燃燒的熱效應(yīng)原理，由檢測元件和補(bǔ)償元件配對構(gòu)成測量電橋，在一定溫度條件下，可燃?xì)怏w在檢測元件載體表面及催化劑的作用下發(fā)生無焰燃燒，載體溫度就升高，通過它內(nèi)部的鉑絲電阻也相應(yīng)升高，從而使平衡電橋失去平衡，輸出一個與可燃?xì)怏w濃度成正比的電信號。通過測量鉑絲的電阻變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。主要用于可燃性氣體的檢測，具有輸出信號線性好，指數(shù)可靠，價格便宜，防爆設(shè)計 不會與其他非可燃性氣體發(fā)生交叉感染。也用于工業(yè)現(xiàn)場的可燃?xì)鈾z測，但是美中不足是，不是所有的可燃?xì)舛伎梢杂么呋紵械拇蠓肿拥挠袡C(jī)物，對這種傳感器就不反應(yīng)，比如苯。另一方面，這種傳感器的測量精度為LEL級別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PPM級別，所以只能用在高濃度氣體檢測，
注意：催化燃燒式檢測的可實現(xiàn)是有條件的，必須檢測環(huán)境中包含足夠的氧氣，在無氧的環(huán)境下這種檢測方式可能無法檢測任何可燃性氣體。
2、半導(dǎo)體
半導(dǎo)體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣體分子在薄膜表面進(jìn)行還原反應(yīng)以引起傳感器電導(dǎo)率的變化可燃?xì)怏w報警器。為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。傳感器內(nèi)的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩(wěn)定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導(dǎo)致溫度太低反應(yīng)不充分。或者外界溫度變化對其影響相對大，半導(dǎo)體傳感器因其簡單低價已經(jīng)廣泛應(yīng)用于可燃?xì)怏w報警器，但是又因為它的選擇性差和穩(wěn)定性不理想以及本身的發(fā)熱量大，不防爆，目前還只是在民用級別使用。
注意：雖然半導(dǎo)體（固態(tài)）的預(yù)期壽命較長，但與其它類型的傳感器相比，它們也更易于受到干擾氣體的影響。因此，如果應(yīng)用場合中出現(xiàn)其它背景氣體，固態(tài)傳感器可能會發(fā)出錯誤警報。
3、電化學(xué)式
電化學(xué)傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)場合，電化學(xué)氣體傳感器是通過檢測電流來檢測氣體的濃度，分為不需供電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以檢測許多有毒氣體和氧氣。電化學(xué)傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是氣體的高靈敏度以及良好的選擇性。不足之處是有壽命的限制一般為兩年。所能測的氣體種類少，一些有機(jī)類的就沒辦法測試，比如苯 甲苯，二甲苯之類。
注意：①某些傳感器要求電極之間存在偏壓。傳感器穩(wěn)定需要30分鐘至24 小時，并需要三周時間來繼續(xù)保持穩(wěn)定。
②高濕度及高干旱會影響傳感器的使用壽命。瞬間壓力變化可能產(chǎn)生一個暫態(tài)的傳感器輸出，也有可能達(dá)到誤報警狀態(tài)。
4、紅外傳感器
紅外傳感器，利用氣體對紅外色譜吸收的原理，屬于精密型傳感器，它具有相當(dāng)好的測量針對性。目前主要檢測低碳鏈碳?xì)浠衔锖虲O2。
5、光離子傳感器PID
有一個紫外光源，化學(xué)物質(zhì)在它的激發(fā)下產(chǎn)生正、負(fù)離子就能被檢測器輕易探測到。當(dāng)分子吸收高能紫外線時就產(chǎn)生電離，分子在這種激發(fā)下產(chǎn)生負(fù)電子并形成正離子。這些電離的微粒產(chǎn)生的電流經(jīng)過檢測器的放大，就能在儀表上顯示ppm級的濃度。這些離子經(jīng)過電極后很快就重新組合到一起變成原來的有機(jī)分子。在此過程中分子不會有任何損壞。
注意：PID用于檢測能被紫外線電離的氣體，否則無用。