气敏传感器介绍
气敏传感器可用于对气体的定性或定量检测。气敏资料与气体触摸后会发作化学或物理相互作用，导致其某些特性参数的改动，包含质量，电参数，光学参数等。气敏传感器运用这些资料作为气敏元件，把被测气体品种或浓度的改变转化成传感器输出信号的改变，然后完成气体检测意图。
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气敏传感器的运用
气敏传感器首要用于对各种方针气体的定性或定量检测，在环境气体监测，食品安全督查，工业排放监控，呼气疾病诊断等范畴有着广泛的运用。
气敏传感器分类
依据气敏元件的不同，气体传感器可分为半导体气体传感器，红外吸收式气敏传感器，触摸焚烧式气敏传感器以及运用电极和电解液对气体进行检测的电化学传感器等。
3.1 半导体气敏传感器
半导体气敏传感器的灵敏元件大多是以金属氧化物半导体为根底资料，可分为电阻式和非电阻式两种，如表1所示。当被测气体在半导体外表吸附后，使半导体灵敏资料的电学特性（例如电导率）发作改变，经过丈量其改变，就能够完成对气体的检测。对半导体气敏传感器，现在盛行的定性模型是：原子价操控模型、外表电荷层模型、晶粒间界势垒模型。
表1 半导体气体传感器的分类
首要物理特性传感器举例作业温度代表性被测气体
电阻式外表操控型氧化锡、氧化锌室温 ~ 450℃可燃性气体
体操控型氧化钛、氧化钴
氧化镁、氧化锡300 ~ 450℃
700℃以上酒精、可燃气体、氧气
非电阻式外表电位氧化银室温硫醇
二极管整流特性铂/硫化镉、铂/氧化钛室温 ~200℃氢气、一氧化碳、酒精
晶体管特性铂栅MOS场效应管150℃氢气、硫化氢
长处：成本低，反响快，灵敏度高，湿度影响小。
缺陷：有必要高温作业，对气体选择性差。
3.2 光学气敏传感器
光学气敏传感器能够作业在红外波段和紫外—可见光波段。
大多数气体分子的振荡和滚动光谱都在红外波段。当入射红外辐射的频率与分子的振荡滚动特征频率相一起，红外辐射就会被气体分子所吸收，引起辐射强度的衰减。典型的红外吸收式气敏传感器结构如图1所示。红外光源发作的红外光入射到丈量槽，照射到某种被测气体时，依据气体品种不同，将对不同波长的红外光具有不同的吸收特性，同种气体不同浓度对红外光的吸收量也不同。因而，经过丈量抵达光敏元件的红外光的强度，依据红外光源的波长和光敏元件输出的电信号就能够知道被测气体的品种和浓度。
图1 量子型红外光敏元件气敏传感器的构成
某些资料和特定气体触摸反响后其在紫外—可见光波段的吸收光谱会发作改变，比方甲基红在酸性气氛中会发作变色。用此类资料作为灵敏元件能够在紫外—可见光波段完成对气体的检测。
光学气敏传感器精度高、选择性好，气敏度规模宽，是钢铁，石化，化肥，机械等工业部门生产流程操控的重要监测手法；在环境污染成分检测和医学生理研讨等方面也都有许多成功的运用。其缺陷是价格偏高，运用和保护难度较大。
3.3 触摸焚烧式气敏传感器
典型的触摸式焚烧式气敏传感器结构与电路原理图如图2所示。氧化催化剂中埋设有白金等金属线，作业时金属圈中通电流使温度保持在300～600℃，当可燃气体触摸传感器外表时会发作焚烧，所发作的热量使金属丝进一步温度升高，致使电阻值增大，导致电桥失衡发作输出。不同品种不同浓度的可燃气体焚烧发作的热量不同，对应不同的电路输出。
图2 触摸焚烧式气敏传感器结构与电路原理
触摸焚烧式气敏传感器一般用于石油化工、造船厂、矿山及地道等场合，以检测石油类可焚烧性气体的寄存状况和避免风险事端发作。
长处：对气体选择性好，线性好，受温度、湿度影响下，呼应快。
缺陷：对低浓度的可燃性气体的气体灵敏度低，灵敏元件遭到催化剂的损害后其特性锐减，金属丝易断。
3.4 电化学气敏传感器
电化学传感器经过与被测气体发作反响并发作与气体浓度成正比的电信号来作业。典型的电化学传感器由传感电极（或作业电极）和反电极组成，并由一个薄电解层离隔。气体首要经过细小的毛管型开孔与传感器发作反响，然后是憎水屏障，终究抵达传感电极外表发作反响，以构成充沛的电信号，经过电极间衔接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间活动。丈量该电流即可确认气体浓度。
电化学气敏传感器首要用于相对关闭环境中有毒有害气体的检测，比方矿井、居室、作业间等地对CO，H2S和甲醛等的监测和报警。
长处：选择性好，反响敏捷，灵敏度高，可实时接连检测。
缺陷：易受环境影响，价格较高。
3.5 各种气敏传感器的反响机理和优缺陷总述
分类反响机理优缺陷
半导体气体传感器经过测定气体触摸前后半导体电性质改变来检测气体浓度和品种长处：成本低，反响快，灵敏度高，湿度影响小
缺陷：有必要高温作业，对气体选择性差
红外气体传感器运用气体不同浓度不同品种关于不同红外波长的吸收特性检测气体长处：精度、选择性好，气敏度规模宽
缺陷：价格偏高，运用和保护难度较大
可燃式气体传感器运用气体焚烧发作热量后电阻改变值来检测气体浓度和品种长处：输出与浓度成正比，再现性好，受温湿度影响小
缺陷：抗震性差，关于有毒气体反响差
电化学传感器不同浓度气体发作对应电信号来检测特定气体的浓度长处：灵敏度高，气体选择性好，在必定浓度可作分析仪器
缺陷：价格较高，易受环境影响
典型运用
（1） 家用气体报警器
（2） 有害气体区分
（3） 可燃性气体浓度检测
（4） 矿灯瓦斯报警器
（5） 烟雾报警器
（6） 酒精检测报警器
