氣體傳感器的分類(lèi)與氣體傳感器的電路圖詳解

　　氣體傳感器是一種常用的氣體測量?jì)x器，可以將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器，具有性能穩定、使用靈活、可靠性高、維護簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。氣體傳感器有哪些類(lèi)型呢？下面小編就來(lái)具體介紹一下氣體傳感器的分類(lèi)，希望可以幫助到大家。

　　氣體傳感器的分類(lèi)

　　半導體傳感器

　　這種類(lèi)型的傳感器在氣體傳感器中約占60%，根據其機理分為電導型和非電導型，電導型中又分為表面型和容積控制型，表 1示出各種半導體傳感器。

　?。? ） SnO2半導體是典型的表面型氣敏元件，其傳感原理是S nO2 為n 型半導體材料。當施加電壓時(shí)，半導體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導體中的電子形成了O2-或O2-原性氣體H2、CO、CH4存在時(shí)，使半導體表面電阻下降，電導上升，電導變化與氣體濃度成比倒。NIO為p刑半導體，氧化性氣體使電導下降，對O2 敏感。ZnO半導體傳感器也屬于此種類(lèi)型。

　　半導體氣體傳感器

　　a. 電導型的傳感器元件分為表面敏感型和容積控制型，表面敏感型傳感材料為SnO2 +Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V 2 05 、金屬酞青、P—SnO2。

　　表面敏感型氣體傳感器可檢測氣體為各種可燃性氣體C0、 NO2 氟利昂。。傳感材料Pt —SnO2

　　的氣體傳感器可檢測氣體為可燃性氣體CO、H2 、CH4 。

　　b. 容積控制型傳感材料為Fe2O8、la1-SSrx COO8 和TIO2 、CoO-M gO —SnO2體傳感器可檢測氣體為各種可燃性氣體C0、 NO2 氟利昂。。傳感材料Pt —SnO2

　　容積控制型半導體氣體傳感器可檢測氣體為液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐氣尾氣。

　　 容積控制型的是晶格缺陷變化導致電孕率變化，電導變化與氣體濃度成比例關(guān)系。

　　Fe2O8、 TI O2屬于此種，對可燃性氣體敏感。

　　 熱線(xiàn)性傳感器，是利用熱導率變化的半導體傳感器，又稱(chēng)熱線(xiàn)性半導體傳感器，是在P t 絲線(xiàn)圈上涂敷SnO2層，P t絲除起加熱作用外，還有檢測溫度變化的功能。施加電壓半導體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時(shí)，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應增高，使Pt 絲溫度下降，阻值減小，P t絲阻值變化與氣體濃度為線(xiàn)性關(guān)系。

　　這種傳感器體積小、穩定、抗毒，可檢測低濃度氣體，在可燃氣體檢測中有重要作用。

　　 非電導型的FET場(chǎng)效應晶體管氣體傳感器，Pd — FET.場(chǎng)效應晶體管傳感器，利用Pd 吸收H z 并擴散達到半導體s i 和P d的界面，減少Pd 的功函，這種對H2 、CO敏感。非電導型FET場(chǎng)效應晶體管氣體傳感器體積小，便于集成化，多功能，是具有發(fā)展前途的氣體傳感器。

　 固體電解質(zhì)氣體傳感器

　　這種傳感器元件為離子對固體電解質(zhì)隔膜傳導，稱(chēng)為電化學(xué)池，分為陽(yáng)離子傳導和陰離子傳導，是選擇性強的傳感器，研究較多達到實(shí)用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器，其機理是利用隔膜兩側兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電勢。穩定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功地應用于鋼水中氧的測定和發(fā)動(dòng)機空燃比成分測量等。

　　為彌補固體電解質(zhì)導電的不足，近幾年來(lái)在固態(tài)電解質(zhì)上燕鍍一層氣體敏膜，把圍周環(huán)境中存在的氣體分子數量和介質(zhì)中可移動(dòng)的粒子數量聯(lián)系起來(lái)。

　　接觸燃燒式傳感器

　　接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣H2、CO、CH4的檢測?？扇細怏w接觸表面催化劑

　　Pt 、Pd 時(shí)燃燒、破熱，燃燒熱與氣體濃富有關(guān)。這類(lèi)傳感器的應用面廣、體積小、結構簡(jiǎn)單、穩定性好，缺點(diǎn)是選擇性差。

　　電化學(xué)傳感器

　　電化學(xué)方式的氣體傳感器常用的有兩種

　　恒電位電解式傳感器

　　是將被測氣體在特定電場(chǎng)下電離，由流經(jīng)的電解電流測出氣體濃度，這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，對毒性氣體檢測有重要作用。

　　 原電池式氣體傳感器

　　在KOH電解質(zhì)溶液中，pt —Pb或Ag — Pb 電極構成電池，已成功用于檢測O2，其靈敏度高，缺點(diǎn)是透水逸散吸潮，電極易中毒。

　　光學(xué)氣體傳感囂

　　直接吸收式氣體傳感器

　　紅外線(xiàn)氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據氣體分別具有各自固有的光譜吸收譜檢測氣體成分，非分散紅外吸收光譜對SO2 、 CO、C O2 、NO等氣體具有較高的靈敏度。

　　另外紫外吸收、非分散紫外線(xiàn)吸收、相關(guān)分光、二次導數、自調制光吸收法對NO、 N O2 SO2、C H（ CH4 ） 等氣體具有較高的靈敏度。

　　光反應氣體傳感器

　　是利用氣體反應產(chǎn)生色變引起光強度吸收等光學(xué)特性改變，傳感元件是理想的，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。

　　氣體光學(xué)特性的新傳感器

　　光導纖維溫度傳感器為這種類(lèi)型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應、發(fā)熱。溫度改變，導致光纖溫度改變。利用光纖測溫已達到實(shí)用化程度，檢測氣體也是成功的。

　　此外，利用其它物理量變化測量氣體成分的傳感器在不斷開(kāi)發(fā)，如聲表面波傳感器檢測SO2、N O2 、H2S、NH3、H2 等氣體也有較高的靈敏度。

氣體傳感器電路圖解析

　　某些半導體具有這樣一種特性，即在充有一定氣體的周?chē)諝庵衅潆娮柚禃?huì )隨溫度的升高而急劇減小。這種效應也可以表現為;當氣體濃度達到一定時(shí)其材料的性能將發(fā)生很大變化。利用這種半導體材料即可制成氣體傳感器。屬于這種材料有三氧化鐵、氧化錫和氧化鋅等。它們對甲烷、丁烷、乙醇和苯等氣體或蒸汽有反應。

　　圖1所示出典型的傳感器電阻R同氣體濃度P的關(guān)系曲線(xiàn)。

　　按上述原理構成型號為822418200031的氣體傳感器，它由一個(gè)毫米大小的陶瓷片加熱燈比和相對的電極所組成，工作溫度為300℃，其上通過(guò)直流或交流電流。

　　圖2所示出一個(gè)簡(jiǎn)單的氣體報警電路。當1KΩ電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)電位器超過(guò)某一定值時(shí)，晶閘管就被觸發(fā)導通，繼電器就動(dòng)作發(fā)出信號或控制執行機構斷開(kāi)，直到按動(dòng)停止按鈕S，繼電器才重新斷電。

　　某些半導體具有這樣一種特性，即在充有一定氣體的周?chē)諝庵衅潆娮柚禃?huì )隨溫度的升高而急劇減小。這種效應也可以表現為;當氣體濃度達到一定時(shí)其材料的性能將發(fā)生很大變化。利用這種半導體材料即可制成氣體傳感器。屬于這種材料有三氧化鐵、氧化錫和氧化鋅等。它們對甲烷、丁烷、乙醇和苯等氣體或蒸汽有反應。

　　圖1所示出典型的傳感器電阻R同氣體濃度P的關(guān)系曲線(xiàn)。

　　按上述原理構成型號為822418200031的氣體傳感器，它由一個(gè)毫米大小的陶瓷片加熱燈比和相對的電極所組成，工作溫度為300℃，其上通過(guò)直流或交流電流。

　　圖2所示出一個(gè)簡(jiǎn)單的氣體報警電路。當1KΩ電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)電位器超過(guò)某一定值時(shí)，晶閘管就被觸發(fā)導通，繼電器就動(dòng)作發(fā)出信號或控制執行機構斷開(kāi)，直到按動(dòng)停止按鈕S，繼電器才重新斷電。