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用于安全領(lǐng)域的氣體傳感器
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2017/6/20

  氣體傳感器主要用于針對某種特定氣體進(jìn)行檢測,測量該氣體在傳感器附近是否存在,或在傳感器附近空氣中的含量。因此,在安全系統(tǒng)中,氣體傳感器通常都是不可或缺的。這些傳感器可以為安全系統(tǒng)提供可燃、易燃和有毒氣體的信息,以及區(qū)域內(nèi)氧氣的消耗,二氧化碳的比例。


  常見的氣體傳感器包括電化學(xué)氣體傳感器,催化燃燒氣體傳感器,半導(dǎo)體氣體傳感器,紅外氣體傳感器等。不同類型的傳感器由于原理和結(jié)構(gòu)不同,性能、使用方法、適用氣體、適用場合也不盡相同。今天,儀控君就為大家羅列一下常見的氣體傳感器種類,希望能對大家有所幫助。


  電化學(xué)氣體傳感器


  相當(dāng)一部分的可燃性的、有毒有害氣體,比如硫化氫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等,都有電化學(xué)活性,可以被電化學(xué)氧化或者還原。利用這些反應(yīng),可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學(xué)傳感器正是基于這種原理。


  電化學(xué)傳感器擁有很多子類:


  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(fā)電池型氣體傳感器。他們原理與我們?nèi)粘J褂玫母呻姵叵嗤,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(guān)。這種傳感器可以有效檢測氧氣、二氧化硫、氯氣等氣體。


  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(xué)反應(yīng)是電流強(qiáng)制下發(fā)生,是一種真正庫侖分析傳感器。這種傳感器已經(jīng)成功用于一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼等氣體檢測之中,是目前有毒有害氣體檢測主流傳感器。


  注:庫侖分析是指根據(jù)電解過程中消耗的電量,由法拉第定律來確定被測物質(zhì)含量的方法。


  濃差電池型氣體傳感器


  這種傳感器具有電化學(xué)活性的氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè),會自發(fā)形成濃差電動勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關(guān),這種傳感器的成功實(shí)例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質(zhì)型二氧化碳檢測儀。


  極限電流型氣體傳感器


  這是一種測量氧氣濃度的傳感器,工作原理是基于穩(wěn)定氧化鋅固體電解質(zhì)的氧泵作用,通過氣體擴(kuò)散控制供給陰極的氧而得到極限電流。這種傳感器目前主要用于鍋爐的燃燒控制、鋼水中氧氣濃度檢測,以及汽車的氧氣檢測。


  半導(dǎo)體式氣體傳感器


  半導(dǎo)體式氣體傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反映,導(dǎo)致敏感元件阻值變化:


  氧氣等具有負(fù)離子吸附傾向的氣體,被成為氧化型氣體——電子接收型氣體;氫、碳氧化合物、醇類等具有正離子吸附傾向的氣體,被稱為還原型氣體——電子供給型氣體。


  當(dāng)氧化(還原)型氣體吸附到N(P)型半導(dǎo)體上,半導(dǎo)體的載流子減少(增多),電阻率上升(下降);吸附到P(N)型半導(dǎo)體上,半導(dǎo)體的載流子增多(減少),電阻率下降(上升)。(可以看出氧化和還原型半導(dǎo)體是截然相反的)因此從這些性質(zhì)可以有效的檢測出對應(yīng)的氣體。


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