剖析气体传感器挑选及其分类
气体传感器是气体检测系统的中心，一般安装在勘探头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。勘探头经过气体传感器对气体样品进行调度，一般包含滤除杂质和搅扰气体、枯燥或制冷处理、样品抽吸，乃至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的丈量。
气体的采样办法直接影响传感器的呼应时刻。现在，气体的采样办法首要是经过简略涣散法，或是将气体吸入检测器。(简略涣散是运用气体天然向四处传达的特性。方针气体穿过探头内的传感器，发生一个正比于气体体积分数的信号。因为涣散进程渐趋减慢，所以涣散法需求探头的方位十分挨近于丈量点。涣散法的一个长处是将气体样本直接引进传感器而无需物理和化学改换。样品吸入式探头一般用于采样方位挨近处理仪器或排气管道。这种技能可认为传感器供给一种速度可控的安稳气流，所以在气流巨细和流速常常改动的情况下，这种办法较值得引荐。将丈量点的气体样本引到丈量探头或许经过一段间隔，间隔的长短首要是依据传感器的规划，但采样线较长会加大丈量滞后时刻，该时刻是采样线长度和气体从走漏点到传感器之间活动速度的函数。关于某种方针气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量或许会因为其吸附效果乃至凝结在采样管壁上而削减。)
依据丈量方针与丈量环境确认传感器的类型。要进行—个详细的丈量作业，首要要考虑选用何种原理的传感器，这需求剖析多方面的要素之后才干确认。因为，即使是丈量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为适宜，则需求依据被丈量的特色和传感器的运用条件考虑以下一些详细问题：量程的巨细;被测方位对传感器体积的要求;丈量办法为触摸式还对错触摸式;信号的引出办法，有线或是非触摸丈量;传感器的来历，国产仍是进口，价格能否接受，仍是自行研发。在考虑上述问题之后就能确认选用何品种型的传感器，然后再考虑传感器的详细功能指标。
安稳性：传感器在整个作业时刻内根本呼应的安稳性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有方针气体时，整个作业时刻内传感器输出呼应的改动。区间漂移是指传感器接连置于方针气体中的输出呼应改动，表现为传感器输出信号在作业时刻内的下降。抱负情况下，一个传感器在接连作业条件下，每年零点漂移小于10%。
呼应特性 (反响时刻)：传感器的频率呼应特性决议了被丈量的频率规模，有必要在答应频率规模内坚持不失真的丈量条件，实际上传感器的呼应总有—定推迟，期望推迟时刻越短越好。传感器的频率呼应高，可测的信号频率规模就宽，而因为遭到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因而频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态丈量中，应依据信号的特色 (稳态、瞬态、随机等)呼应特性，避免发生过大的差错。
线性规模：传感器的线性规模是指输出与输入成正比的规模。以理论上讲，在此规模内，灵敏度坚持定值。传感器的线性规模越宽，则其量程越大，并且能确保必定的丈量精度。在挑选传感器时，当传感器的品种确认今后首要要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能确保肯定的线性，其线性度也是相对的。当所要求丈量精度比较低时，在必定的规模内，可将非线性差错较小的传感器近似看作线性的，这会给丈量带来极大的便利。
灵敏度的挑选一般在传感器的线性规模内，期望传感器的灵敏度越高越好。因为只要灵敏度高时，与被丈量改动对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要留意的是，传感器的灵敏度高，与被丈量无关的外界噪声也简略混入，也会被扩大系统扩大，影响丈量精度。因而，要求传感器自身应具有较高的信噪比，尽量削减从外界引进的于扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被丈量是单向量，并且对其方向性要求较高，则应挑选其它方向灵敏度小的传感器;假如被丈量是多维向量，则要求传感器的穿插灵敏度越小越好。
气体传感器是化学传感器的一大类别，从作业原理、特性剖析到丈量技能，从所用资料到制造工艺，从检测方针到使用范畴，都可以构成独立的分类规范，衍生出一个个纷乱杂乱的分类系统，尤其在分类规范的问题上现在还没有一致，要对其进行严厉的系统分类难度颇大。
一般以气敏特性来分类，首要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、触摸焚烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。
半导体气体传感器
半导体气体传感器是选用金属氧化物或金属半导体氧化物资料做成的元件，与气体相互效果时发生外表吸附或反响，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或外表电位改动。这些都是由资料的半导体性质决议的。
自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器面世以来，半导体气体传感器已经成为当时使用最遍及、最具有实用价值的一类气体传感器，依据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。
电阻式半导体气体传感器首要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02等)制成的阻抗器材，其电阻跟着气体含量不同而改动。气味分子在薄膜外表进行复原反响以引起传感器传导率的改动。为了消除气味分子还有必要发生一次氧化反响。传感器内的加热器有助于氧化反响进程。它具有本钱低价、制造简略、灵敏度高、呼应速度快、寿命长、对湿度灵敏低和电路简略等长处。不足之处是有必要作业于高温下、对气味或气体的挑选性差、元件参数涣散、安稳性不行抱负、功率要求高.当勘探气体中混有硫化物时，简略中毒。现在除了传统的SnO，Sn02和Fe203三大类外，又研讨开发了一批新式资料，包含单一金属氧化物资料、复合金属氧化物资料以及混合金属氧化物资料。这些新式资料的研讨和开发，大大进步了气体传感器的特性和使用规模。别的，经过在半导体内增加Pt，Pd，Ir等贵金属能有效地进步元件的灵敏度和呼应时刻。它能下降被测气体的化学吸附的活化能，因而可以进步其灵敏度和加速反响速度。催化剂不同，导致有利于不同的吸附试样，然后具有挑选性。例如各种贵金属对Sn02基半导体气敏资料掺杂，Pt，Pd，Au进步对CH4的灵敏度，Ir下降对CH4的灵敏度;Pt，Au进步对H2的灵敏度，而Pd下降对H2的灵敏度。运用薄膜技能、超粒子薄膜技能制造的金属氧化物气体传感器具有灵敏度高(可达10-9级)、一致性好、小型化、易集成等特色。
非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压跟着气体含量而改动，首要检测氢和硅烧气等可燃性气体。其间，MOSFET气体传感器作业原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属(如钮)触摸发生反响，反响产品涣散到MOSFET的栅极，改动了器材的功能。经过剖析器材功能的改动而辨认VOC。经过改动催化金属的品种和膜厚可优化灵敏度和挑选性，并可改动作业温度。MOSFET气体传感器灵敏度高，但制造工艺比较复杂，本钱高。
电化学型气体传感器
电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四品种型。原电池式气体传感器经过检测电流来检测气体的体积分数，市售的检测缺氧的仪器简直都配有这种传感器，近年来，又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。可控电位电解式传感器是经过丈量电解时流过的电流来检测气体的体积分数，和原电池式不同的是，需求由外界施加特定电压，除了能检测CO，NO，N02，02，S02等气体外，还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是经过被测气体与电解质反响发生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器呈现得较早，经过丈量离子极化电流来检测气体的体积分数已电化学式气体传感器首要的长处是检测气体的灵敏度高、挑选性好。
固体电解质气体传感器
固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池。20世纪70年代开端，固体电解质气体传感器因为电导率高、灵敏度和挑选性好，获得了敏捷的开展，现在简直使用于环保、节能、矿业、轿车工业等各个范畴，其产量大、使用广，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。近来国外有些学者把固体电解质气体传感器分为下列三类：
1)资猜中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子相同的传感器，例如氧气传感器等。
2)资猜中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子不相同的传感器，例如用于丈量氧气的由固体电解质SrF2H和Pt电极组成的气体传感器。
3)资猜中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子以及资猜中的固定离子都不相同的传感器，例如新开发高质量的C02固体电解质气体传感器是由固体电解质NASICON(Na3Zr2Si2P012)和辅佐电极资料Na2CO3-BaC03或Li2C03-CaC03，Li2C03- BaC03组成的。
现在新近开发的高质量固体电解质传感器绝大多数归于第三类。又如：用于丈量N02的由固体电解质NaSiCON和辅佐电极N02- Li2C03制成的传感器;用于丈量H2S的由固体电解质YST-Au-W03制成的传感器;用于丈量NH3的由固体电解质NH4-Ca203制成的传感器;用于丈量N02的由固体电解质Ag0.4Na7.6和电极Ag-Au制成的传感器等。
触摸焚烧式气体传感器
触摸焚烧式气体传感器可分为直触摸摸焚烧式和催化触摸焚烧式，其作业原理是气敏资料(如Pt电热丝等)在通电状态下，可燃性气体氧化焚烧或许在催化剂效果下氧化焚烧，电热丝因为焚烧而生温，然后使其电阻值发生改动。这种传感器对不焚烧气体不灵敏，例如在铅丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器，具有广谱特性，即能检测各种可燃气体。这种传感器有时称之为热导性传感器，遍及适用于石油化工厂、造船厂、矿井地道和澡堂厨房的可燃性气体的监测和报警。该传感器在环境温度下十分安稳，并能对处于爆破下限的绝大多数可燃性气体进行检测。
气体传感器的研讨进展
跟着人们生活水平的进步和对环保的日益注重，对各种有毒、有害气体的勘探，对大气污染、工业废气的监控以及对食物和人居环境质量的检测都提出了更高的要求，作为感官或信号输入部分之一的气体传感器是必不可少的。气体传感器可以实时对各种气体进行检测和剖析，具有灵敏度高，呼应时刻短等长处;加上微电子、微加工技能和自动化、智能化技能的敏捷开展，使得气体传感器体积变小、价格低价、运用便利，因而它在军事、医学、交通、环保、质检、防伪、家居等范畴得到了广泛的使用。但现在市售的气体传感器依然存在一些问题，如挑选性和安稳性较差等。气体传感器各项功能指标的进一步进步、新的气敏资料和新式气体传感器的开发正日益遭到注重，世界各国纷繁投巨资进行这一范畴的研讨。
气体传感器的品种许多，分类规范纷歧，依据传感器的气敏资料以及气敏资料与气体相互效果的机理和效应不同首要可分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、触摸焚烧式气体传感器、光学式气体传感器、石英振子式气体传感器、外表声波气体传感器等方式。
