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幾種氣體檢測傳感器的檢測原理
2014-10-25
檢測氣體的濃度依賴于氣體檢測變送器，傳感器是其核心部分，按照檢測原理的不同，主要分為金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器、催化燃燒式傳感器、定電位電解式氣體傳感器、迦伐尼電池式氧氣傳感器、紅外式傳感器、PID光離子化傳感器等，以下簡單闡述各種傳感器的原理及特點(diǎn)。
金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器
金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器利用被測氣體的吸附作用，改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，通過電流變化的比較，激發(fā)報警電路。由于半導(dǎo)體式傳感器測量時受環(huán)境影響較大，輸出線形不穩(wěn)定。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器，因其反應(yīng)十分靈敏，故目前廣泛使用的領(lǐng)域?yàn)闇y量氣體的微漏現(xiàn)象。
催化燃燒式傳感器
催化燃燒式傳感器原理是目前最廣泛使用的檢測可燃?xì)怏w的原理之一，具有輸出信號線形好、指數(shù)可靠、價格便宜、無與其他非可燃?xì)怏w的交叉干擾等特點(diǎn)。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理，感應(yīng)電阻與環(huán)境中的可燃?xì)怏w發(fā)生無焰燃燒，使溫度使感應(yīng)電阻的阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩(wěn)定的電流信號，再經(jīng)過后期電路的放大、穩(wěn)定和處理最終顯示可靠的數(shù)值。
定電位電解式氣體傳感器
定電位電解式傳感器是目前測毒類現(xiàn)場最廣泛使用的一種技術(shù)，在此方面國外技術(shù)領(lǐng)先，因此此類傳感器大都依賴進(jìn)口。定電位電解式氣體傳感器的結(jié)構(gòu)：在一個塑料制成的筒狀池體內(nèi)，安裝工作電極、對電極和參比電極，在電極之間充滿電解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與的電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，在對電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比。
迦伐尼電池式氧氣傳感器
隔膜迦伐尼電池式氧氣傳感器的結(jié)構(gòu)：在塑料容器的一面裝有對氧氣透過性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透氣膜，在其容器內(nèi)側(cè)緊粘著貴金屬（鉑、黃金、銀等）陰電極，在容器的另一面內(nèi)側(cè)或容器的空余部分形成陽極（用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬）。用氫氧化鉀。氧氣在通過電解質(zhì)時在陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使陽極金屬離子化，釋放出電子，電流的大小與氧氣的多少成正比，由于整個反應(yīng)中陽極金屬有消耗，所以傳感器需要定期更換。目前國內(nèi)技術(shù)已日趨成熟，完全可以國產(chǎn)化此類傳感器。
紅外式傳感器
紅外式傳感器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理，具有抗中毒性好，反應(yīng)靈敏，對大多數(shù)碳?xì)浠衔锒加蟹磻?yīng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。
PID光離子化氣體傳感器
PID由紫外燈光源和離子室等主要部分構(gòu)成，在離子室有正負(fù)電極，形成電場，待測氣體在紫外燈的照射下，離子化，生成正負(fù)離子，在電極間形成電流，經(jīng)放大輸出信號。PID具有靈敏度高，無中毒問題，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
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