氣體傳感器原理介紹及分類
發(fā)布時(shí)間:2018-01-24 閱覽次數(shù):2457 次
1、 催化燃燒式氣體傳感器
這種傳感器是白金電阻表面制備耐高溫催化劑層,一定溫度下,可燃性氣體其表面催化燃燒,燃燒是白金電阻溫度升高,電阻變化,變化值是可燃性氣體濃度函數(shù)。
催化燃燒式氣體傳感器選擇性檢測(cè)可燃性氣體:凡是可以燃燒,都能夠檢測(cè);凡是不能燃燒,傳感器都沒有任何響應(yīng)。當(dāng)然,『凡是可以燃燒,都能夠檢測(cè)』這一句有很多例外,總來(lái)講,上述選擇性是成立。
催化燃燒式氣體傳感器計(jì)量準(zhǔn)確,響應(yīng)快速,壽命較長(zhǎng)。傳感器輸出與環(huán)境爆炸危險(xiǎn)直接相關(guān),安全檢測(cè)領(lǐng)域是一類主導(dǎo)位傳感器。
缺點(diǎn):可燃性氣體范圍內(nèi),無(wú)選擇性。暗火工作,有引燃爆炸危險(xiǎn)。大部分元素有機(jī)蒸汽對(duì)傳感器都有中毒作用。
2、 半導(dǎo)體式氣體傳感器
它是利用一些金屬氧化物半導(dǎo)體材料,一定溫度下,電導(dǎo)率環(huán)境氣體成份變化而變化原理制造。比如,酒精傳感器,就是利用二氧化錫高溫下遇到酒精氣體時(shí),電阻會(huì)急劇減小原理制備。
半導(dǎo)體式氣體傳感器可以有效用于: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、丙烯酸等很多氣體檢測(cè)。尤其是,這種傳感器成本低廉,適宜于民用氣體檢測(cè)需求。
下列幾種半導(dǎo)體式氣體傳感器:甲烷(天然氣、沼氣)、酒精、一氧化碳(城市煤氣)、硫化氫、氨氣(包括胺類,肼類)。
缺點(diǎn):穩(wěn)定性較差,受環(huán)境影響較大;尤其,每一種傳感器選擇性都唯一,輸出參數(shù)能確定。不宜應(yīng)用于計(jì)量準(zhǔn)確要求場(chǎng)所。
3、 電化學(xué)式氣體傳感器
相當(dāng)一部分可燃性、有毒有害氣體都有電化學(xué)活性,可以被電化學(xué)氧化還原。利用這些反應(yīng),可以分辨氣體成份、檢測(cè)氣體濃度。電化學(xué)氣體傳感器分很多子類:
3.1、原電池型氣體傳感器(也稱:加伏尼電池型氣體傳感器,也有稱燃料電池型氣體傳感器,也有稱自發(fā)電池型氣體傳感器),他們?cè)硇型覀冇酶呻姵?,,電池碳錳電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例,氧陰極被還原,電子電流表流到陽(yáng)極,那里鉛金屬被氧化。電流大小與氧氣濃度直接相關(guān)。這種傳感器可以有效檢測(cè)氧氣、二氧化硫、氯氣等。
3.2、恒定電位電解池型氣體傳感器,這種傳感器用于檢測(cè)還原性氣體非常有效,它原理與原電池型傳感器不一樣,它電化學(xué)反應(yīng)是電流強(qiáng)制下發(fā)生,是一種真正庫(kù)侖分析傳感器。這種傳感器已經(jīng)成功用于:一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等氣體檢測(cè)之中,是目前有毒有害氣體檢測(cè)主流傳感器。
3.3、濃差電池型氣體傳感器,具有電化學(xué)活性氣體電化學(xué)電池兩側(cè),會(huì)自發(fā)形成濃差電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)大小與氣體濃度有關(guān),這種傳感器成功實(shí)例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質(zhì)型二氧化碳傳感器。
3.4、極限電流型氣體傳感器,有一種測(cè)量氧氣濃度傳感器利用電化池中極限電流與載流子濃度相關(guān)原理制備氧(氣)濃度傳感器,用于汽車氧氣檢測(cè),和鋼水中氧濃度檢測(cè)。
4、 熱導(dǎo)池式氣體傳感器
每一種氣體,都有自己特定熱導(dǎo)率,當(dāng)兩個(gè)和多個(gè)氣體熱導(dǎo)率差別較大時(shí),可以利用熱導(dǎo)元件,分辨其中一個(gè)組分含量。這種傳感器已經(jīng)傳感器用于氫氣檢測(cè)、二氧化碳檢測(cè)、高濃度甲烷檢測(cè)。
這種氣體傳感器可應(yīng)用范圍較窄,限制因素較多。