现在，气体传感器的运用日趋广泛，在物联网等泛在运用的推进下，其技能开展方向开端向小型化、集成化、模块化、智能化方向开展。其间工业范畴便是气体传感器一个运用范畴，用以使人员和设备免受风险气体导致的直接和直接要挟。无论是运用便携式气体报警器仍是固定式气体检测仪，关于确保设备在其运用年限内安全作业有或许形成的巨大本钱问题，用户必定有着深切体会。而在工业范畴运用较多的是电化学气体传感器。下面小编就简略介绍一下电化学气体传感器的相关常识。
电化学气体传感器的作业原理
小小的传感器中，是被水性凝胶电解质（一般是硫酸：H2SO4）浸湿的电极，当所勘探的气体（比方一氧化碳：CO，或许硫化氢：H2S）进入传感器内与电解质产生氧化或许浓度改动时，作业电极在催化剂效果下产生弱小电流。电流经过与传感器相衔接的扩大器扩大，然后显现方针区域的气体浓度。
电化学传感器典型结构图
大多数电化学气体传感器运用于分散形式，在这种形式下，周围环境中的气体样本经过传感器正面的小孔进入传感器（经过气体分子天然活动）。而有些设备经过一个抽气泵将空气/气体样本抽进传感器内。在气孔部位装置有聚四氟乙烯薄膜来阻挠水或油进入传感器内。传感器的丈量规模和灵敏度可以经过在设计时调整进气孔尺度随之改动。大一些的进气孔可以进步设备的灵敏度和分辨率，而小一些的进气孔尽管下降了灵敏度和分辨率，可是可增大丈量规模。
氧气传感器的作业原理与之前所描绘的电化学氧气传感器作业原理相似，可是，氧气传感器的运用年限是可猜测的，所以，替换周期也可以进行预设——一般为2~3年。与有毒气体传感器不同，氧气传感器长时刻继续露出在方针气体中。在一般的耗氧监测运用中，传感器作业环境的氧气浓度为20.9%，这就会在铅阳极上引起化学反响，然后形成阳极的逐步耗费。所以，传感器经过与氧气反响继续产生电流的才能取决于电解质中铅的含量。
经过添加“温度补偿”这一要害机制，气体勘探设备制作商确保了传感器的功用。气体灵敏度（以及零基线信号）常常跟着温度有所改动，所以当温度升降时，气体灵敏度呈非线性改动。
在研制气体勘探设备的过程中，人们用了很多时刻将相同的气体传感器放置于不同温度和不同浓度气体中（温度在-30℃~+50℃之间）。所收集的数据经过处理后生成了一个为气体勘探器所用的温度补偿算法，以确保传感器读数在整个操作量程内保持一致。
“惯例”运用年限
检测一氧化碳或硫化氢等一般气体的电化学传感器的运用年限一般为2~3年。而一些特别气体，如氟化氢气体的传感器的运用年限只是只要12~18个月。详细运用视环境会有相应的延伸和缩短。
在抱负状况下，即温度和湿度别离保持在20℃和60%RH左右，一起没有污染物的侵入时，已知有的电化学传感器作业超越11年！周期性地露出在方针气体环境中并不会约束传感器的运用年限，优质的传感器一般都配备满足的催化剂和健壮经用的导体，这些资料并不会由于化学反响而容易耗费殆尽。
传感器也有所谓的“库存期”或许“存贮周期”，这些时刻或许会让用户，服务公司和制作商都感到困惑和懊丧。电化学传感器在出产后一般都有六个月的存贮周期（假定存贮条件为抱负的20℃）。在超出这一周期后，传感器输出的信号就有或许变得不稳。这个周期中的一小部分时刻不行避免地要用于出产和运送环节。所以，对传感器备件的收购进行详细方案就变得至关重要，其方针是尽量缩短备件在库房中的存贮时刻。
影响传感器寿数的要素
极点温度可以影响传感器寿数。一般，制作商所声称的设备操作温度规模一般在-30℃到+50℃之间改动。可是，高质量的传感器可以在短时刻内接受打破此规模的温度。比方，传感器（如H2S或CO）在短时刻（1~2小时）露出于60℃到65℃是没有问题的。可是，假如极点状况重复产生则会形成电解质蒸发，也有或许形成零基线读数移动和反响缓慢等状况。
温度过低时，传感器的灵敏度会下降。或许传感器可以在-40℃的低温作业，可是对气体的灵敏度会大幅度下降（灵敏度乃至或许下降高达80%），并且反响时刻也会延伸许多，别的，当温度降到-35℃以下时，电解质还有结冰的风险。
当气体浓度过高时，也有或许形成传感器功用下降。一般，电化传感器在测验时，极限气体浓度是其规划浓度的十倍。运用高质量催化剂的传感器应该可以接受这样的状况，并不会对其化学特性或长时刻功用形成损坏。而运用低质量催化剂的传感器则有或许形成损坏。
湿润是对传感器影响最大的要素。电化传感器的抱负作业环境应当是20℃，60%RH（相对湿度）。当环境湿度超越60%RH时，电解质会由于吸收水分而稀释。在极点状况下，电解质体积会添加2~3倍，很有或许形成电解质从传感器设备体经过接口渗漏。而当湿度低于60%RH时，电解质则有或许脱水。跟着电解质脱水，设备反响时刻也会显着延伸。
经过对传感器进行称重，可以敏捷简洁地判别出电解质的稀释和脱水状况。与出厂分量比较，当传感器分量有±250mg以上的改动时，则阐明传感器的功用很有或许遭到了影响。经过将传感器置于相反的极点湿度环境中，电解质本来的稀释或脱水状况都是可逆的。在5~25天的时刻里，传感器的分量和电解质浓度都可以康复到初始状况，功用也同时得到康复。
要提示咱们留意的是，传感器的灵敏度或许会跟着周围环境的状况而改动。一个本来反响不灵敏、反响时刻长的传感器或许会跟着环境湿度的改动而有所改善。这种状况在四季气候改动显着的国家则更为杰出。氢硫化物传感器的功用特别与周边环境联络更为严密。一台固定式勘探器中的传感器的灵敏度和反响时刻很有或许在依照当地的温度湿度调试安稳后的两三周内产生改动。当传感器在装置前存放在十分枯燥的环境中时（比方带空调的办公室），这种状况尤为遍及。
在特别状况下，搅扰气体或许会由于被催化剂吸收或许与催化剂产生反响生成副产品按捺催化剂，然后损坏传感器电极。
激烈的轰动和机械冲击也或许会损害将铂电极、衔接条（某些传感器中是金属线）和接口衔接在一起的焊点，然后损坏传感器，可是这种状况对架构结实的传感器来说并不多见。
含过滤功用的气体传感器
在有些传感器上装置有化学过滤器，以尽或许消除搅扰气体，特别是硫化物气体带来的影响。这些过滤器的运用年限有限，一般用ppm/小时来界说其对搅扰气体的耐受水平。由于气体浓度有凹凸之分，所以ppm/小时这个衡量单位或许会不太准确。在方针气体露出时刻折半的状况下，一个标称1000ppm/小时的过滤器也不一定能把运用时刻延伸两倍。
当过滤器饱满时，传感器与搅扰气体产生穿插反响的程度随之加剧（比方勘探硫化氢气体，H2S，或许二氧化硫，SO2的传感器）。当穿插反响产生时，用户当然无法判别他们所运用的传感器到底是在与SO2仍是H2S产生化学反响。
有机过滤器（碳基）尽管十分高效，可是不行再生，并且在环境湿度超越50%RH时，过滤器会由于气孔阻塞而饱满。所以，化学过滤器的成效会在高湿度环境下下降。
对气体传感器替换作业进行方案
仪器操作人员巴望经过猜测传感器运用年限对传感器替换作业进行提早方案，这样服务工程师在现场修理的时分就可以带来新的传感器，避免了设备停机或重复派人的问题。反言之，假如用户可以有把握将例行传感器替换周期延伸，那么他们也天然可以下降替换传感器的本钱。
电化学气体传感器运用年限的猜测是一门十分不准确的科学，设备的运用年限、寿数会遭到本文中所提及的种种要素影响，每种详细运用中的状况各有不同。在实际操作中，用户要么依据制作商的主张依照固定时刻周期对传感器进行替换，或许依据历史数据进行替换（比方每两三年替换一次），抑或是发现传感器对测验气体没有满足反响的时分进行替换。在定时替换形式下，用户得到确保——传感器总是“簇新的”，但恰恰是由于这样的再三确保，用户却多掏了保险费，由于被替换下来的传感器事实上还能正常作业适当长时刻。只要在表现出灵敏度显着下降（或许反响时刻过火延伸）时，传感器才有或许在服务周期之间产生毛病（一般仅为六个月）并进行替换。
怎么发现传感器毛病？
在曩昔的几十年里，人们在气体传感器上运用了若干种的专利和技能，尽管这些技能都声称可以发现电化学传感器产生毛病的状况，可是大多数的技能只是是揣度传感器在某种电极影响下作业，并且或许仅供给了一种虚伪的安全感。展现传感器处于作业状况的仅有牢靠办法便是运用测验气体并丈量传感器的反响——即快速测验或许全面校准。
事实上，电化学传感器并不具有主动防毛病功用。在洁净的空气中，它们输出零信号电流，在它们作废前，即使露出在方针气体中，依然输出零电流。所以，咱们无法确保一部气体勘探仪器对所产生的毛病进行主动识别。
可是，气体勘探仪器可以对那些有或许影响传感器功用的事情进行陈述：智能气体勘探器和变送器可以检测周围环境并在温度超出传感器上下阀值的时分宣布报警。变送器也可以将需求丈量气体的浓度与传感器最大答应值进行比较，一旦超出就宣布正告。在这些比如中，用户应当采纳的正确办法便是运用测验气体对传感器进行快速测验来验证传感器是否能正确反响。
