界说:催化焚烧式气体传感器是使用催化焚烧的热效应原理,由检测元件和补偿元件配对构成丈量电桥,在必定温度条件下,可燃气体在检测元件载体外表及催化剂的效果下发生无焰焚烧,载体温度就升高,经过它内部的铂丝电阻也相应升高,从而使平衡电桥失去平衡,输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。
经过丈量铂丝的电阻改变的巨细,就知道可燃性气体的浓度。首要用于可燃性气体的检测,具有输出信号线性好,指数牢靠,价格实惠,不会与其他非可燃性气体发生穿插感染。
原理:一般由线径15um或20um或30um的高纯度铂线圈并在其外包裹载体催化剂方式球体,在必定的温度条件下,当可燃性气体与上述球体触摸时会与其外表的吸附氧发生剧烈的无焰焚烧反响,反响开释的热量导致铂线圈温度改变,温度改变又导致铂线圈电阻发生改变,丈量电阻改变就可以测到气体浓度,因而与其说催化元件是气体传感器不如说其是个温度传感器,为战胜环境温度改变带来的搅扰,催化元件会成对构成一支完好的元件,这一对中一个对气体有反响,另一个对气体无反响,而只对环境温度有反响,这样两支元件彼此对冲就可以消除环境温度改变带来的搅扰。
从温度传感器去了解催化元件会在开发、使用时引导,咱们不只仅重视传感进程中化学反响自身,也会招引咱们去更多的重视传感进程与温度有关的温度场的散布与改变、温度场与传感器球体的位移联系、热传导与热幅射及传质与热传导等。
实际上,决议催化元件功能的要素中,促进化学反响发生仅仅很多传感要素中不太重要的要素,和热传递相关的要素才是最中心的。
催化焚烧式传感器原理图
和半导体元件不同,催化元件传感进程较为杂乱,前者是气体与传感器触摸后发生的化学反响直接导致传感器电阻即电信号的改变,后者则是气体在催化元件上发生的化学反响,首要导致的结果是传感器载体外表及载体内部的温度改变,载体的温度改变经过热传递终究导致铂线圈电阻的改变,完结传感的全进程。
传感进程杂乱,导致问题发生的几率就大一些,比方:
1、积碳问题
长分子链的有机物以及不饱和烃,对半导体来说,不完全反响导致的积碳只会对反响进程发生影响,而不会对电子传输发生大的影响。而对催化来讲,碳的存在不只影响反响进程,更会对热传递发生剧烈影响,结果是反响发生的热量向传感器内部传递功率变低了,热量大都流失掉了,终究是相同的气体浓度,开释相同的热,由于炭的存在,导致传感器:温度只要很小的改变,即灵敏度变得很低。
2、中毒问题
由于需求热传递,为了确保热功率,反响必须在瞬间完结,即要求有极高的反响功率,就需求有很多的纳米级的催化剂以及纳米级的孔,这样的特征有利于传感也有利于中毒。
3、线性问题
催化元件的线性是由两个要素决议:
a、温度传感资料pt线圈的电阻~温度特性是线性的。b、爆破下限以内反响放热和气体浓度是线性的。
因而,两个要素任一发生改变,就会导致传感器线性改变。实际上,铂线圈会继续提高变细即导阻变大,反响开释的热量与浓度的线性联系只在气体浓度为爆破下限以内时才建立。
小结:
催化元件不会被筛选,催化元件的未来首要取决于工艺技术的前进:
1、结构改进,处理的问题是轰动引起的漂移;
2、过滤层改进,处理的问题是中毒;
3、开发新资料改进积碳;
4、制作进程对规划完成的保证如防止形变;
5、MEMS化(需求阐明的是,器材结构、封装、制作工艺的改进不只会改进元件的归纳功能,也会引发新的使用。和半导体比较,催化元件MEMS化的窘境在于如安在小的外表积下有更高的催化功率、热功率);
6、使用定位需更精准更专注。