第二章 气体传感器
2020-04-09来源：未知
1、什么是传感器？传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
2、什么是气体传感器？
气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置！
3、气体传感器分类：
“气体传感器”包括：半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、PID光离子原理传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器。
4、各类传感器的工作原理：
催化燃烧原理传感器：
它是由铂金丝和多孔陶瓷催化珠制成。其原理是利用了铂金丝在不同的温度下电阻有规律变化的特性来测量环境中可燃气体的浓度。当空气中含有可燃性气体扩散到检测传感器表面上，在传感器表面催化剂作用下迅速进行无焰燃烧，陶瓷催化珠的温度升高，带动铂金丝温度升高从而电阻升高，检测桥路输出一个差压信号。这个电压信号的大小与可燃性气体浓度成正比例关系。它经过放大后，进行电压电流转换并把可燃性气体爆炸下限值以内的百分含量（%LEL）转换成4～20mA标准信号输出。
氧气传感器
应用了伽伐尼原电池原理，其构造是在原电池内装置了阳极（铅）和阴极（银），以薄膜同外部隔开，当空气中的含氧气体透过此薄膜到达阴极，发生氧化还原反应。传感器此时将有个与氧气浓度成正比关系的mV级电压输出，这个电压信号经放大后，进行电压电流转换并把氧气的百分比（0～30%）以内含量转换成4～20mA标准信号输出。
电化学原理传感器
它应用控制电位电解法原理，其构造是在电解池内安置了三个电极，即工作电极，对电极和参比电极，并施加以一定的极化电压，更换不同气体的传感器并改变极化电压数值，即可测量出不同的有毒有害气体。被测气体透过薄膜到达工作电极，发生氧化还原反应，传感器此时将有一微小电流输出，此电流与有毒有害气体浓度成正比关系，这个电流信号经采样处理转变为电压，电压信号再经过放大后进行电压电流转换，并把有毒有害气体检测范围内的含量（ppm值）转换成4～20mA标准信号输出。
光离子气体传感器（PID）
它采用光离子电离气体的原理进行气体检测的。具体的说，就是使用离子灯产生的紫外光对目标气体进行照射/轰击，目标气体吸收了足够的紫光光能量后就会被电离，通过检测气体电离后产生的微小电流，即可检测出目标气体的浓度。
红外原理传感器
它是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器，它包括光学系统，检测元件和光电检测元件。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。
4、有害气体传感器选用技巧：
有害气体的检测有两个目的，第一是测爆，第二是测毒。所谓测爆是检测危险场所可燃气含量，超标报警，以避免爆炸事故的发生;测毒是检测危险场所有毒气体含量，超标报警，以避免工作人员中毒。
有害气体有三种情况第一、无毒或低毒可燃；第二、有毒但是不燃；第三、可燃并且有毒。针对这三种不同的情况，一般我们选择传感器需要选择不同的气体传感器。例如测爆选择可燃气体检测报警仪（第一种情况），测毒选择有毒气体检测报警仪（第二种情况），第三种情况一般我们会根据客户的需要和常识来选择到底是测爆还是测毒（比如一氧化碳就属于第三种，但是因为一氧化碳的爆炸极限浓度比较高，12.5%～74.2%，在一氧化碳的浓度远远低于它的爆炸下限的浓度时，对人体的毒害性就已经很大了，所以对于一氧化碳而言，我们认为检测它的爆炸性意义不大，同理的还有氨气，一般也是检测其有毒性，像氢气，虽然是一种无毒可燃的气体，但是测微量浓度和测爆都是经常发生）。其次我们需要选择气体检测报警仪的类型，一般有固定式和便携式。生产或贮存岗位长期运行的泄漏检测选用固定式气体检测仪;其他像检修检测、应急检测、进入检测和巡回检测等选用便携式气体检测仪。
气体传感器特性：
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%。
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-oldlimitvalue）或最低爆炸限（LEL-lowerexplosivelimit）的百分比的检测要有足够的灵敏性。
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。
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。
:华南地区
咨询热线