氣體傳感器原理及應用

半導體式氣體傳感器

半導體式氣體傳感器是根據由金屬氧化物或金屬半導體氧化物材料制成的檢測元件，與氣體相互作用時(shí)產(chǎn)生表面吸附或反應，引起載流子運動(dòng)為特征的電導率或 伏安特性或表面電位變化而進(jìn)行氣體濃度測量的。從作用機理上可分為表面控制型(采用氣體吸附于半導體表面而產(chǎn)生電導率變化的敏感元件)、表面電位型(采用 半導體吸附氣體后產(chǎn)生表面電位或界面電位變化的氣體敏感元件)、體積控制型(基于半導體與氣體發(fā)生反應時(shí)體積發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電導率變化的工作原理) 等?？梢詸z測百分比濃度的可燃氣體，也可檢測ppm級的有毒有害氣體。具有結構簡(jiǎn)單、檢測靈敏度高、反應速度快等諸多實(shí)用性?xún)?yōu)點(diǎn)，但其主要不足是測量線(xiàn)性 范圍較小，受背景氣體干擾較大，易受環(huán)境溫度影響等。

氣相色譜式分析儀

氣相色譜式分析儀是基于色譜分離技術(shù)和檢測技術(shù)，分離并測定氣樣中各組分濃度，因此是全分析儀表。在發(fā)電廠(chǎng)鍋爐試驗中，已有應用。工作時(shí)，從進(jìn)樣裝置 定期采取一定容積的氣樣，在流量一定的純凈載氣(即流動(dòng)相)攜帶下，流經(jīng)色譜柱，色譜柱中裝有稱(chēng)為固定相的固體或液體，利用固定相對氣樣各組分的吸收或溶 解能力的不同，使各組分在兩相中反復進(jìn)行分配，從而使各組分分離，并按時(shí)間先后流出色譜柱進(jìn)入檢測器進(jìn)行定量測定。根據檢測原理，又細分為濃度型檢測器和 質(zhì)量型檢測器兩種。

濃度型檢測器測量的是氣體中某組分濃度瞬間的變化，即檢測器的響應值和組分的濃度成正比。

質(zhì)量型檢測器測量的是氣體中某組分進(jìn)入檢測器的速度變化，即檢測器的響應值和單位時(shí)間進(jìn)入檢測器某組分的量成正比。最常用的檢測器有TCD熱導檢測 器、FLD氫火焰離子化檢測器、HCD電子捕獲檢測器、FPD火焰光度檢測器等。其中TCD檢測器、HCD檢測器屬于濃度型，FLD檢測器、FPD檢測器 屬于質(zhì)量型。TCD檢測器是應用最早且最廣的通用性檢測器，具有靈敏度適宜，通用性強，穩定性好、結構簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。FLD檢測器對大多數有機化合物具有很 高的靈敏度，一般比TCD靈敏度約高3～4個(gè)數量級，能檢測至ppb級的痕量物質(zhì)，且響應速度快。HCD檢測器是一種具有選擇性的高靈敏度檢測器，對電負 性物質(zhì)具有非常高的靈敏度，其靈敏度比FID還要高出2～3個(gè)數量級。FPD廣泛用于SO2 、H2 S等的分析。

總之，氣相色譜儀的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，適合于微量和痕量分析，能分析復雜的多相分氣體。缺點(diǎn)是定期取樣不能實(shí)現連續進(jìn)樣分析，系統較為復雜，多用于 試驗室分析用，不太適合工業(yè)現場(chǎng)氣體監測。目前已有采用計算機控制儀表系統的操作和進(jìn)行數據運算的氣相色譜儀，并可進(jìn)行組分越限報警，還具有自動(dòng)檢查儀表 故障等功能。