氣體傳感器的分類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儀器，可以將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)電信號的轉(zhuǎn)換器，具有性能穩(wěn)定、使用靈活、可靠性高、維護(hù)簡便等優(yōu)點。氣體傳感器有哪些類型呢？下面小編就來具體介紹一下氣體傳感器的分類，希望可以幫助到大家。

　　氣體傳感器的分類

　　半導(dǎo)體傳感器

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

　?。? ） SnO2半導(dǎo)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(dǎo)體材料。當(dāng)施加電壓時，半導(dǎo)體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導(dǎo)體中的電子形成了O2-或O2-原性氣體H2、CO、CH4存在時，使半導(dǎo)體表面電阻下降，電導(dǎo)上升，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比倒。NIO為p刑半導(dǎo)體，氧化性氣體使電導(dǎo)下降，對O2 敏感。ZnO半導(dǎo)體傳感器也屬于此種類型。

　　半導(dǎo)體氣體傳感器

　　a. 電導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致電孕率變化，電導(dǎo)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。

　　 熱線性傳感器，是利用熱導(dǎo)率變化的半導(dǎo)體傳感器，又稱熱線性半導(dǎo)體傳感器，是在P t 絲線圈上涂敷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(dǎo)體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導(dǎo)熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應(yīng)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性關(guān)系。

　　這種傳感器體積小、穩(wěn)定、抗毒，可檢測低濃度氣體，在可燃?xì)怏w檢測中有重要作用。

　　 非電導(dǎo)型的FET場效應(yīng)晶體管氣體傳感器，Pd — FET.場效應(yīng)晶體管傳感器，利用Pd 吸收H z 并擴(kuò)散達(dá)到半導(dǎo)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(dǎo)型FET場效應(yīng)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(dǎo)，稱為電化學(xué)池，分為陽離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)，是選擇性強的傳感器，研究較多達(dá)到實用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器，其機(jī)理是利用隔膜兩側(cè)兩個電池之間的電位差等于濃差電池的電勢。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的測定和發(fā)動機(jī)空燃比成分測量等。

　　為彌補固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足，近幾年來在固態(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(shù)量和介質(zhì)中可移動的粒子數(shù)量聯(lián)系起來。

　　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。可燃?xì)怏w接觸表面催化劑

　　Pt 、Pd 時燃燒、破熱，燃燒熱與氣體濃富有關(guān)。這類傳感器的應(yīng)用面廣、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好，缺點是選擇性差。

　　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(gòu)成電池，已成功用于檢測O2，其靈敏度高，缺點是透水逸散吸潮，電極易中毒。

　　光學(xué)氣體傳感囂

　　直接吸收式氣體傳感器

　　紅外線氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據(jù)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、非分散紫外線吸收、相關(guān)分光、二次導(dǎo)數(shù)、自調(diào)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(yīng)氣體傳感器

　　是利用氣體反應(yīng)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(dǎo)纖維溫度傳感器為這種類型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應(yīng)、發(fā)熱。溫度改變，導(dǎo)致光纖溫度改變。利用光纖測溫已達(dá)到實用化程度，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(dǎo)體具有這樣一種特性，即在充有一定氣體的周圍空氣中其電阻值會隨溫度的升高而急劇減小。這種效應(yīng)也可以表現(xiàn)為;當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定時其材料的性能將發(fā)生很大變化。利用這種半導(dǎo)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(yīng)。

　　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。

　　按上述原理構(gòu)成型號為822418200031的氣體傳感器，它由一個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℃，其上通過直流或交流電流。

　　圖2所示出一個簡單的氣體報警電路。當(dāng)1KΩ電位器滑動觸點電位器超過某一定值時，晶閘管就被觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器就動作發(fā)出信號或控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷開，直到按動停止按鈕S，繼電器才重新斷電。

　　某些半導(dǎo)體具有這樣一種特性，即在充有一定氣體的周圍空氣中其電阻值會隨溫度的升高而急劇減小。這種效應(yīng)也可以表現(xiàn)為;當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定時其材料的性能將發(fā)生很大變化。利用這種半導(dǎo)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(yīng)。

　　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。

　　按上述原理構(gòu)成型號為822418200031的氣體傳感器，它由一個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℃，其上通過直流或交流電流。

　　圖2所示出一個簡單的氣體報警電路。當(dāng)1KΩ電位器滑動觸點電位器超過某一定值時，晶閘管就被觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器就動作發(fā)出信號或控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷開，直到按動停止按鈕S，繼電器才重新斷電。