氣敏傳感器的分類：一文讀懂常用氣體傳感器的分類與原理

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氣體傳感器主要用于針對某種特定氣體進行檢測，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提供可燃、易燃和有毒氣體的信息，以及區域內氧氣的消耗，二氧化碳的比例。

? 氣體傳感器從檢測氣體種類上，常分為可燃氣體傳感器（常采用催化燃燒式、紅外、熱導、半導體式）、有毒氣體傳感器（一般采用電化學、金屬半導 體、光離子化、火焰離子化式）、有害氣體傳感器（常采用紅外、紫外等）、氧氣（常采用順磁式、氧化鋯式）等其它類傳感器;從儀表使用方法上，分為便攜式和 固定式;從獲得氣體樣品的方式上，分為擴散式（即傳感器直接安裝在被測對象環境中，實測氣體通過自然擴散與傳感器檢測元件直接接觸）、吸入式（是指通過使 用吸氣泵等手段，將待測氣體引入傳感器檢測元件中進行檢測。

　　根據對被測氣體是否稀釋，又可細分為完全吸入式和稀釋式等）;從分析氣體組分上，分為單一式（僅對特定氣體進行檢測）和復合式（對多種氣體成分進行同時檢測）;按傳感器檢測原理，分為熱學式、電化學式、磁學式、光學式、半導體式、氣相色譜式等。

電化學氣體傳感器
相當一部分的可燃性的、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，都有電化學活性，可以被電化學氧化或者還原。利用這些反應，可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學傳感器正是基于這種原理。

電化學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。

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。

注：庫侖分析是指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的方法。

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。

極限電流型氣體傳感器
這是一種測量氧氣濃度的傳感器，工作原理是基于穩定氧化鋅固體電解質的氧泵作用，通過氣體擴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。

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

氧氣等具有負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。

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

半導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。尤其是，這種傳感器成本低廉，可以同時滿足工業與民用的需求。

缺點：穩定性較差，受環境影響較大，不宜應用于計量準確要求場所。

催化燃燒式氣體傳感器
這種傳感器實際上是基于鉑電阻溫度傳感器的一種氣體傳感器，即在鉑電阻表面制備耐高溫催化劑層，在一定溫度下，可燃氣體在表面催化燃燒，因此鉑電阻溫度升高，導致電阻的阻值變化。

由于催化燃燒式氣體傳感器鉑電阻外通常由多孔陶瓷構成陶瓷珠包裹，因此這種傳感器通常也被成為催化珠氣體傳感器。理論上這種傳感器可以檢測所有可以燃燒的氣體，但實際應用中有很多例外。這種傳感器通常可以用于檢測空氣中的甲烷、LPG、丙酮等可燃氣體。

基于鉑電阻優良的溫度特性，這種傳感器具有計量準確，響應快速。傳感器輸出與環境爆炸危險直接相關，安全檢測領域是一類主導位傳感器。

缺點是需要在充足的氧氣環境中工作（畢竟需要燃燒）；暗火工作，有引燃爆炸危險；大部分元素有機蒸汽對傳感器都有中毒作用；由于催化劑不斷消耗，零點和量程會發生漂移，需要頻繁的標定和調節。

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光離子化氣體傳感器
通常被稱為PID，即PhotoionizaTIon Detector的縮寫（儀控君在此特別提示，此PID不是比例微分積分）。這是一種具有極高靈敏度，用途廣泛的檢測器，可以檢測從10ppb到較高濃度的ppm的揮發性有機物和其他有毒氣體。許多有害物質都含有揮發性有機化合物，PID對揮發性有機化合物靈敏度很高。

PID使用了一個紫外光源，通過離子化，即將有機物分子電離成可被檢測器檢測到的正負離子，檢測器捕捉到離子化了的氣體的正負電荷，并將其轉化為電流信號實現氣體濃度的測量。當被測氣體吸收高能量的紫外光時，氣體分子受紫外光的激發暫時失去電子成為帶正電荷的離子，氣體離子在檢測器的電極上被測出，根據電極產生的電位檢測出氣體濃度，檢測后，離子很快又與電子結合重新組成原來的氣體分子。

PID可檢測芳香烴類、酮類、醛類、氯代烴類、胺及胺類化合物和不飽和烴類。

紅外氣體傳感器

這種傳感器利用氣體對特定頻率的紅外光譜的吸收作用制成。紅外光從發射端射向接收端，當有氣體時，對紅外光產生吸收，接收到的紅外光就會減少，從而檢測出氣體含量。目前較先進的紅外式采用雙波長、雙接收器，使檢測更準確、可靠。

它的優點是：選擇性好，只檢測特定波長的氣體，可以根據氣體定制；采用光學檢測方式，不易受有害氣體的影響而中毒、老化；響應速度快、穩定性好；利用物理特性，沒有化學反應，防爆性好；信噪比高，抗干擾能力強；使用壽命長；測量精度高。

缺點是：測量范圍窄，只能檢測（c1。c5）的碳氫化合物；怕灰塵、潮濕，現場環境要好，需要定期對反射鏡面上的灰塵進行清潔維護；現場有氣流時無法檢測；價格較高。

固體電解質氣體傳感器

固體電解質氣體傳感器是指以固體電解質作為傳感材料的氣體傳感器，常用的固體電解質主要包括：穩定氧化鋯、鈉離子快導體、質子導體以及一些低價金屬的鹵化物等。固體電解質氣體傳感器按照檢測信號的特點可分為平衡電位型、混成電位型、限制電流型和短路電流型等。

這種傳感器介于半導體氣體傳感器和電化學氣體傳感器之間，選擇性、靈敏度高于半導體氣體傳感器，壽命長于電化學氣體傳感器，因此得到廣泛應用。這種傳感器的不足之處是響應時間過長。

超聲波氣體探測器

這種氣體探測器比較特殊，其原理是當氣體通過很小的泄漏孔從高壓端向低壓端泄漏時，就會形成湍流，產生振動。典型的湍流氣流會在差壓高于0.2MPa時變成因素，超過0.2MPa就會產生超聲波。湍流分子互相碰撞產生熱能和振動。熱能快速分散，但振動會被傳送到相當遠的距離。超聲波探測器就是通過接收超聲波判斷是否有空氣泄漏。

這類探測器通常勇于石油和天然氣平臺、發電廠燃氣輪機、壓縮機以及其它戶外管道。

磁氧分析儀

這種氣體分析儀是基于氧氣的磁化率遠大于其他氣體磁化率這一物理現象，測量混合氣體中氧氣喊來那個的一種物理氣體分析設備。這種設備適合自動檢測各種工業氣體中的氧氣含量。這類設備只能用于氧氣檢測，選擇性極好。

氣敏傳感器的分類：傳感器的種類和作用

原標題：傳感器的種類和作用

傳感器是各種儀器儀表的重要組成部分，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。那么，傳感器的種類和作用都有哪些呢？

一、傳感器的種類

在生產和生活中，傳感器的種類主要有：

1、光傳感器

光傳感器利用的是半導體的光導效應或光生伏特效應。光生伏特效應是通過光照射，將半導體PN結處產生的電壓或電流作為輸出加以檢測。如光敏二級管，光敏三級管等。這些效應都是利用了光的量子性質。最常見的應用實例，就是光控燈。

2、溫度傳感器

用于檢測溫度的物理效應當中，除了利用塞貝克效應的熱電偶外，通常利用Pt，W等的金屬和氧氣物半導體以及非氧化物半導體，有機半導體等的電阻隨溫度變化來作為溫度傳感器的。此外，還有利用PN結處電流——電壓特性隨溫度的變化，利用居里溫度附近磁特性和介電常數變化的傳感器，利用介電常數和壓電常數的變化，來檢測其共振頻率變化的溫度的傳感器等，如常見的空調的控溫。

3、壓力傳感器

壓力傳感器大多利用了某種壓阻效應。壓阻效應是指當壓力施加于電阻體上時，會使其電阻值發生變化，該現象稱為壓阻現象，比金屬電阻的變化要明顯得多，主要是因在受壓后其電子或空穴的遷移率發生變化。比較常見的應用像電子稱。

4、磁傳感器

磁傳感器的常用效應是霍爾效應與磁阻效應。利用霍爾效應的元件是霍爾元件，它是在一半導體薄片兩端之間通以電流，如果在薄片垂直方向外加一磁場，則載流子在羅倫茲力的作用下，將沿著與磁場方向垂直的方向移動，若在該方向上設置電極，則可檢測出電壓來(霍爾電壓)。典型應用如電動車的調速方法。

5、氣體傳感器

氣體傳感器實際就是半導體氣體傳感器。主要是氣體的吸附效應。如半導體SnO2燒結制成的氣敏傳感器，其為多晶體，當表面吸附氣體分子時，就會在氣體分子與燒結體之間發生電子交換。控制載流子運動的晶粒界面處的勢壘會發生變化。若在燒結體上設置兩個電極，其間電阻將隨氣體分子吸附情況而增減。一般在還原性氣體中電阻值會減少，在氧化性氣體中電阻值會增加。最常見的應用實例，就是各種煙霧報警器了。

二、傳感器的作用

傳感器的作用是什么，傳感器實際上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號轉換成電信號。傳感器所檢測的信號近來顯著地增加，因而其品種也極其繁多。

為了對各種各樣的信號進行檢測、控制，就必須獲得盡量簡單易于處理的信號，這樣的要求只有電信號能夠滿足。電信號能較容易地進行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠距離操作等。因此作為一種功能塊的傳感器可狹義的定義為：“將外界的輸入信號變換為電信號的一類元件。”（文章摘自：轉載請注明出處。）返回搜狐，查看更多

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一文解析氣體傳感器技術、市場及應用

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常用位移傳感器有哪些?位移傳感器種類

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一文讀懂常用氣體傳感器的分類與原理

常見的氣體傳感器包括電化學氣體傳感器，催化燃燒氣體傳感器，半導體氣體傳感器，紅外氣體傳感器等。不同類型的傳感器由于原理和結構不同，性能、使用方法、適用氣體、適用場合也不盡相同。

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常見的氣體傳感器知識盤點

常見的氣體傳感器包括電化學氣體傳感器，催化燃燒氣體傳感器，半導體氣體傳感器，紅外氣體傳感器等。不同類型的傳感器由于原理和結構不同，性能、使用方法、適用氣體、適用場合也不盡相同。

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氣敏傳感器的分類：簡述氣敏傳感器的定義、工作原理、分類以及應用

　　氣敏傳感器是將氣體成分和濃度轉換為電信號的傳感器。在現代社會的生產和生活中，會接觸到各種各樣的氣體，需要進行檢測和控制。如化工生產中氣體成分的檢測與控制，煤礦瓦斯濃度的檢測與報警，環境污染情況的監測，煤氣泄漏、火災報警、燃燒情況的檢測與控制等。今天，傳感器專家網帶大家一起詳細了解氣敏傳感器的定義、工作原理、分類以及應用等，一起來看看吧。
　　氣敏傳感器是暴露在各種成分的氣體中使用的，由于檢測現場溫度、濕度的變化很大，又存在大量粉塵和油霧等，所以其工作條件較惡劣，而且氣體對傳感元件的材料會產生化學反應物，附著在元件表面，往往會使其性能變差。
　　所以一般情況下，對氣敏傳感器有下列要求：能夠檢測報警氣體的允許濃度和其他標準數值的氣體濃度，能長期穩定工作，重復性好，響應速度快，共存物質所產生的影響小等。
　　氣敏傳感器的工作原理如下：聲波器件表面的波速和頻率會隨外界環境的變化而發生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準確的反應氣體濃度的變化值。
　　氣敏傳感器的分類
　　氣敏傳感器的種類較多，主要包括敏感氣體種類的氣敏傳感器、敏感氣體量的真空度氣敏傳感器，以及檢測氣體成分的氣體成分傳感器。前者主要有半導體氣敏傳感器和固體電解質氣敏傳感器，后者主要有高頻成分傳感器和光學成分傳感器。由于半導體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應快、使用壽命長和成本低等優點，所以應用很廣。
　　半導體氣敏傳感器是利用半導體氣敏元件同氣體接觸后，造成半導體性質的變化來檢測特定氣體的成分或者測量其濃度。
半導體型氣敏傳感器結構圖
　　半導體氣敏傳感器大體上可以分為電阻式和非電阻式兩類。電阻式半導體氣敏傳感器是利用氣敏半導體材料，如氧化錫（SnQ2）、氧化錳（MnO2）等金屬氧化物制成敏感元件，當它們吸收了可然氣體的煙霧，如氫、一氧化碳、烷、醚、醉、苯以及天然氣等時，會發生還原反應，放出熱量，使元件溫度相應增高，電阻發生變化。利用半導體材料的這種特性，將氣體的成分和濃度變換成電信號，進行監測和報警。
　　氣敏電阻的材料是金屬氧化物半導體（分P型如氧化錫和N型如氧化鈷），合成材料有時還滲入了催化劑， 如鈀（Pd）、鉑（Pt）、銀（Ag）等。
　　氣敏傳感器應用
　　氣敏傳感器的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂勠11、R12蘺檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。
　　它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息從而可以進行檢測、監控、報警還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。
　　以上就是傳感器專家網小編為大家介紹的關于氣敏傳感器的知識。另外氣敏傳感器主要用于工業上天然氣、煤氣、石油化工等部門的易燃、易爆、有毒、有害氣體的監測、預報和自動控制，氣敏元件是以化學物質的成分為檢測參數的化學敏感元件。