气体传感器

气体传感器分类
半导气体传感器
这种类 型的传感器在气体传感器中约占60%,根据其 机理分为电导型和非电导型,电导型 中又分为表面型和容积控制型.
(1 ) SnO2半导体 是典型的表面型气敏元件,其传感原理是SnO2为n 型半导体材料。当施加电压时,半导体材科温度升高,被吸附 的氧接受了半导体中的电子形成了O2或O2原性气体H2、CO、CH4存在时,使半导 体表面电阻下降,电导上升,电导变 化与气体浓度成比倒。NiO为p型半导体,氧化性 气体使电导下降,对O2敏感。ZnO半导体 传感器也属于此种类型。
半导体气体传感器
a. 电导型 的传感器元件分为表面敏感型和容积控制型,表面敏 感型传感材料为SnO2+Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V 205 、金属酞青、Pt —SnO2。 表面敏 感型气体传感 器可检测气体为各种可燃性气体C0、NO2、 氟利昂。传感材料Pt —SnO2 的气体 传感器可检测气体为可燃性气体CO、H2、CH4 。
b. 容积控 制型传感材料为Fe2O8、la1-SSrxCOO8 和TiO2、CoO-MgO —SnO2体传感 器可检测气体为各种可燃性气体CO、NO2 氟利昂。。传感材料Pt —SnO2
容积控 制型半导体气体传感器可检测气体为液化石油气、酒精、空燃比控制、燃烧炉气尾气。
( 2) 容积控 制型的是晶格缺陷变化导致电导率变化,电导变 化与气体浓度成比例关系。
Fe2O8、TiO2属于此种,对可燃性气体敏感。
(3) 热线性传感器,是利用 热导率变化的半导体传感器,又称热 线性半导体传感器,是在Pt 丝线圈上涂敷SnO2层,Pt丝除起加热作用外,还有检 测温度变化的功能。施加电压半导体变热,表面吸氧,使自由电子浓度下降,可燃性气体存在时,由于燃 烧耗掉氧自由电子浓度增大,导热率 随自由电子浓度增加而增大,散热率相应增高,使Pt 丝温度下降,阻值减小,P t丝阻值 变化与气体浓度为线性关系。
这种传感器体积小、稳定、抗毒,可检测低浓度气体,在可燃 气体检测中有重要作用。
( 4) 非电导型的FET场效应 晶体管气体传感器,Pd —FET.场效应晶体管传感器,利用Pd 吸收H z 并扩散达到半导体Si 和Pd的界面,减少Pd 的功函,这种对H2、CO敏感。非电导型FET场效应 晶体管气体传感器体积小,便于集成化,多功能,是具有 发展前途的气体传感器。
固体电 解质气体传感器
这种传 感器元件为离子对固体电解质隔膜传导,称为电化学池,分为阳 离子传导和阴离子传导,是选择性强的传感器,研究较 多达到实用化的是氧化锆固体电解质传感器,其机理 是利用隔膜两侧两个电池之间的电位差等于浓差电池的电势。稳定的 氧化铬固体电解质传感器已成功地应用于钢水中氧的测定和发动机空燃比成分测量等。
为弥补 固体电解质导电的不足,近几年 来在固态电解质上镀一层气敏膜,把围周 环境中存在的气体分子数量和介质中可移动的粒子数量联系起来。
接触燃 烧式气体传感器
接触燃 烧式传感器适用于可燃性气H2、CO、CH4的检测。可燃气 体接触表面催化剂
Pt 、Pd 时燃烧、破热,燃烧热 与气体浓富有关。这类传 感器的应用面广、体积小、结构简单、稳定性好,缺点是选择性差。
电化学气体传感器
电化学 方式的气体传感器常用的有两种
( 1 )恒电位电解式传感器
是将被 测气体在特定电场下电离,由流经 的电解电流测出气体浓度,这种传感器灵敏度高,改变电 位可选择的检洌气体,对毒性 气体检测有重要作用。
( 2) 原电池式气体传感器
在KOH电解质溶液中,Pt —Pb或Ag —Pb 电极构成电池,已成功用于检测O2,其灵敏度高,缺点是透水逸散吸潮,电极易中毒。
光学气体传感器
( 1 )直接吸 收式气体传感器
红外线 气体传感器是典型的吸收式光学气体传感器,是根据 气体分别具有各自固有的光谱吸收谱检测气体成分,非分散 红外吸收光谱对SO2、CO、CO2、NO等气体 具有较高的灵敏度。
另外紫外吸收、非分散紫外线吸收、相关分光、二次导数、自调制光吸收法对NO、NO2、SO2、烃类( CH4) 等气体 具有较高的灵敏度。
( 2)光反应气体传感器
光反应 气体传感器是利用气体反应产生色变引起光强度吸收等光学特性改变,传感元件是理想的,但是气 体光感变化受到限制,传感器的自由度小。
( 3 )气体光 学特性的新传感器
光导纤 维温度传感器为这种类型,在光纤 顶端涂敷触媒与气体反应、发热。温度改变,导致光纤温度改变。利用光 纤测温已达到实用化程度,检测气体也是成功的。
此外,利用其 它物理量变化测量气体成分的传感器在不断开发,如声表 面波传感器检测SO2、NO2、H2S、NH3、H2 等气体 也有较高的灵敏度。
选用技巧编辑
有害气 体检测的气体传感器的一大作用,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、不燃有毒,第三、可燃有毒。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,测毒选 择有毒气体检测报警仪等。其次我 们需要选择气体传感器的类型,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传感器;其他象检修检测、应急检测、进入检 测和巡回检测等选用便携式气体传感器。
气体传 感器类型有成百上千种,针对不 同的气体传感器可能有不同的选用技巧,客户在 选择气体传感器的时候如果自己不是很清楚可以咨询传感器厂家的技术人员,让他们 为你选择合适的气体传感器,或者请 传感器技术人员上面勘察以便更好的选择气体传感器。


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