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气体传感器分类及原理详解

气体传感器分类及原理详解-所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。

酒精测验仪的核心部件正是一种能够精确测定酒精成份和浓度的气体传感器,执法人员正是经过它测出驾驭都呼出的气体中是否含有酒精成份以及含有酒精的多少,作为判别对方是否涉嫌酒驾或醉驾的依据。

气体传感器的界说

所谓气体传感器,是指用于勘探在必定区域范围内是否存在特定气体和/或能接连丈量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于勘探可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。

在电力工业等出产制作范畴,也常用气体传感器定量丈量烟气中各组分的浓度, 以判别焚烧情况和有害气体的排放量等。在大气环境监测范畴,选用气体传感器断定环境污染情况,更是非常遍及。

气体传感器的相关前史

20世纪初榜首只半导体传感器诞生于英国,并一直在欧洲开展和使用,直到20世纪50年代半导体传感技能才流传到日本,费加罗技研的创始人田口尚义在1968年5月首先发明晰半导体式气体传感器。

它能够用简略的回路检测出低浓度的可燃性气体和复原性气体,一起将这个半导体式气体传感器命名为TGS(Taguchi Gas Sensor)内置在气体走漏报警器中,日本和海外的许多家庭和工厂都设置了这些报警器,用于检测液化气等气体的走漏,进而把这项技能推动到了高峰。

而欧洲人在发现了半导体传感器的种种缺乏后开端研讨催化传感器和电化学传感器。气体传感器的理论直到70年代才传入到咱们国家,80年代我国才开端研发气体传感器,整个出产技能首要承继于德国。

气体传感器的分类

从检测气体品种上,一般分为可燃气体传感器(常选用催化焚烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般选用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常选用红外、紫外等)、氧气(常选用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。

从使用方法上,一般分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。

从取得气体样品的方法上,一般分为分散式气体传感器(即传感器直接装置在被测目标环境中,实测气体经过天然分散与传感器检测元件直接触摸)、吸入式气体传感器(是指经过使 用吸气泵等手法,将待测气体引进传感器检测元件中进行检测。依据对被测气体是否稀释,又可细分为彻底吸入式和稀释式等)。

从剖析气体组成上,一般分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行一起检测)。

按传感器检测原理,一般分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。

不同气体传感器的检测原理、特色和用处

热学式气体传感器

热学式气体传感器首要有热导式和热化学式两大类。热导式是使用气体的热导率,经过对其间热敏元件电阻的改变来丈量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的使用已有几十年的前史,其外表类型较多,能剖析的气体也较广泛。

热化学式是根据被剖析气体化学反响的热效应,其间广泛使用的是气体的氧化反响(即焚烧),其典型为催化焚烧式气体传感器,其首要作业原理是在必定温度下,一些金属氧化物半导体资料的电导率会跟从环境气体的成份改变而改变。

其要害部件为涂有焚烧催化剂的惠斯通电桥,首要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来剖析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于剖析坑道中的CH4含量,石油挖掘船舶剖析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工质料保管库房或质料车间剖析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。

左图:催化元件示意图(1-催化剂;2-载体;3-Pt电热丝);右图:催化元件测验电路

首要长处:对一切可燃气体的呼应有广谱性,对环境温度、湿度影响不灵敏,输出信号近线性,且其结构简略,成本低,计量精确,呼应快速,寿数较长。

首要缺乏:精度低,作业温度高 (内部温度可达700~800℃),有点燃爆破的风险。电流功耗大,易受硫化物、卤素化合物等中毒的晦气影响等。

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