气体传感器的分类.pdf

国家标准 GB7665-87 ，对传感器的定义是： 传感器是能感受规定被测量并按照一定规律转换成 可用输出信号的器件或装置 。气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器 ,一般认为，气体传 感器的定义是以检测目标为分类基础的， 也就是说， 凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气 体传感器 ，不管它是用物理方法，还是用化学方法。比如，检测气体流量的传感器不被看作气体传感 器，但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器，尽管它们有时使用大体一致的检测原理。 早在上个世纪 70 年代，气体传感器就已经成为传感器领域的一个大系，属于化学传感器的一个 分支。 目前流行于市场的气体传感器大约有如下一些种类： 1、半导体式气体传感器 它是利用一些金属氧化物半导体材料，在一定温度下， 电导率 随着环境气体成份的变化而变化 的原理制造的。比如，酒精传感器，就是利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小的 原理制备的。 半导体式气体传感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二 氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体地检测。尤其是，这种传感器成本低廉， 适宜于民用气体检测的需求。 下列几种半导体式气体传感器是成功的：甲烷（天然气、沼气） 、酒精、一氧化碳（城市煤气） 、 硫化氢、氨气（包括胺类，肼类） 。高质量的传感器可以满足工业检测的需要。 缺点：稳定性较差，受环境影响较大；尤其，每一种传感器的选择性都不是唯一的，输出参数 也不能确定。因此，不宜应用于计量准确要求的场所。 目前这种传感器的主要供应商在日本（发明者） ，其次是中国，最近有新加入了韩国，其他国家 如美国在这方面也有相当的工作， 但是始终没有汇入主流！ 中国在这个领域投入的人力和时间都不亚 于日本， 但是由于多年来国家政策导向以及社会信息闭塞等原因， 我国流行于市场的半导体式气体传 感器性能质量都远逊于日本产品，相信，随着市场进步，民营资本的进一步兴起，中国产的半导体式 气体传感器达到和超越日本水平已经指日可待！ 2 、催化燃烧式 气体传感器 这种传感器是在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表 面催化燃烧，燃烧是白金电阻温度升高，电阻变化，变化值是可燃性气体浓度的函数。 催化燃烧式气体传感器选择性地检测可燃性气体：凡是可以燃烧的，都能够检测；凡是不能燃 烧的，传感器都没有任何响应。当然， 『凡是可以燃烧的，都能够检测』这一句有很多例外，但是， 总的来讲，上述选择性是成立的。 催化燃烧式气体传感器计量准确，响应快速，寿命较长。传感器的输出与环境的爆炸危险直接 相关，在安全检测领域是一类主导地位的传感器。 缺点：在可燃性气体范围内，无选择性。暗火工作，有引燃爆炸的危险。大部分元素有机蒸汽 对传感器都有中毒作用。 目前这种传感器的主要供应商在中国、日本、英国（发明国） ！目前中国是这种传感器的最大用 户（煤矿），也拥有最佳的传感器生产技术，尽管不断有各种各样的代理商在宣传上干扰社会对这种 传感器的认识，但是毕竟，催化燃烧式气体传感器的主流制造商在国内。 3、热导池式 气体传感器 每一种气体，都有自己特定的热导率，当两个和多个气体的热导率差别较大时，可以利用热导 元件，分辨其中一个组分的含量。这种传感器已经传感器地用于氢气的检测、二氧化碳的检测、高浓 度甲烷的检测。 这种气体传感器可应用范围较窄，限制因素较多。 这是一种老式产品，全世界各地都有制造商。产品质量全世界大同小异。 4 、 电化学式 气体传感器 相当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性，可以被电化学氧化或者还原。利用这 些反应，可以分辨气体成份、检测气体浓度。电化学气体传感器分很多子类： （1）、原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器， 也有称自发电池型气体传感器） ，他们的原理行同我们用的干电池，只是，电池的碳锰电极被气体电 极替代了。以氧气传感器为例，氧在