氣體傳感器分類介紹
2021-01-20來源:網絡作者:網絡標簽:氣體傳感器
按傳感器檢測原理,通常分為熱學式氣體傳感器、電化學式氣體傳感器、磁學式氣體傳感器、光學式氣體傳感器、半導體式氣體傳感器、氣相色譜式氣體傳感器等。關于不同氣體傳感器的檢測原理、特點和用途:熱學式氣體傳感器熱學式氣體傳感器主要有熱導式和熱化學式兩大類。熱導式是利用氣體的熱導率,通過對其中熱敏元件電阻的變化來測量一種或幾種氣體組分濃度的。其在工業界的應用已有幾十年的歷史,其儀表類型較多,能分析的氣體也較廣泛。熱化學式是基于被分析氣體化學反應的熱效應,其中廣泛應用的是氣體的氧化反應(即燃燒),其典型為催化燃燒式氣體傳感器,其主要工作原理是在一定溫度下,一些金屬氧化物半導體材料的電導率會跟隨環境氣體的成份變化而變化。其關鍵部件為涂有燃燒催化劑的惠斯通電橋,主要用于檢測可燃氣體,如煤氣發生站、制氣廠用來分析空氣中的CO、H2 、C2H2等可燃氣體,采煤礦井用于分析坑道中的CH4含量,石油開采船只分析現場漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管倉庫或原料車間分析空氣中的石油蒸 氣、酒精乙醚蒸氣等。電化學氣體傳感器電化學式氣體傳感器是利用被測氣體的電化學活性,將其電化學氧化或還原,從而分辨氣體成分,檢測氣體濃度的。電化學傳感器擁有很多子類:1.原電池型氣體傳感器這種傳感器也被稱為加伏尼電池型氣體傳感器,或燃料電池型氣體傳感器、自發電池型氣體傳感器。他們原理與我們日常使用的干電池相同,只不過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,電子電流表流到陽極,那里鉛金屬被氧化。因此電流大小與氧氣濃度直接相關。這種傳感器可以有效檢測氧氣、二氧化硫、氯氣等氣體。2.恒定電位電解池型氣體傳感器這種傳感器用于檢測還原性氣體非常有效,它原理與原電池型傳感器不一樣,電化學反應是電流強制下發生,是一種真正庫侖分析(根據電解過程中消耗的電量,由法拉第定律來確定被測物質含量)傳感器。這種傳感器已經成功用于一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼等氣體檢測之中,是目前有毒有害氣體檢測主流傳感器。3.濃差電池型氣體傳感器這種傳感器具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩側,會自發形成濃差電動勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關,這種傳感器的成功實例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質型二氧化碳檢測儀。4.極限電流型氣體傳感器這是一種測量氧氣濃度的傳感器,利用電化池中的極限電流與載流子濃度相關的原理制備氧(氣)濃度傳感器,用于汽車的氧氣檢測,和鋼水中氧濃度檢測。主要優點:體積小,功耗小,線性和重復性較好,分辨率一般可以達到0.1ppm,壽命較長。主要不足:易受干擾,靈敏度受溫度變化影響較大。氧化鋯氧量傳感器是電化學式成分分析傳感器中發展比較晚的一種,開始出現于20世紀60年代,其工作基理是根據濃差電池原理,通過測量待分析氣體和參比氣體因氧氣濃度差異而導致的濃差電動勢,來測量待分析氣體中的含氧量。由于它具有結構簡單、工作可靠、靈敏度高、穩定性好、響應速度快、安裝使用方便等優點,因此發展較快。常應用于硫酸、空氣分離、鍋爐燃燒等多組分氣體的氧量分析以及熔融金屬的含氧測定等。磁學式氣體分析傳感器在磁學式氣體分析傳感器中,最常見的是利用氧氣的高磁化特性來測量氧氣濃度的磁性氧量分析傳感器,利用的是空氣中的氧氣可以被強磁場吸引的原理。其氧量的測量范圍最寬,是一種十分有效的氧量測量傳感器。常用的有熱磁對流式氧量分析傳感器(按構成方式不同,又可細分為測速熱磁式、壓力平衡熱磁式)和磁力機械式氧量分析傳感器。

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