什么是气体传感器？

气体传感器是一种小型设备，旨在监视空气并检测到周围环境中有害物质的存在。它们在许多位置都用于确保人们的安全。在本指南中，您将了解它们的工作方式，类型，应用和常见品种。

什么是气体传感器？

气体传感器是一种可以将信息（例如气体组成和浓度）转换为可通过电子设备识别的电信号的设备。它就像电子系统的“嗅觉器官”一样，能够急性检测到环境中特定气体的存在并量化其浓度，为后续监视，警觉或控制提供了关键数据。
本质上，气体传感器根据气体与传感器表面上的材料之间的物理或化学相互作用来工作。无论是检测工业生产中有害气体泄漏，对首页庭环境中气体安全的监测，甚至是医疗领域中呼吸气的分析，气体传感器都起着不可或缺的作用。随着物联网和智能首页庭技术的发展，气体传感器的应用方案正在不断扩展，其敏感性，选择性和稳定性的要求越来越高。

气体传感器如何工作？

工作原理气体传感器取决于它们的类型，但核心是使用气体和敏感材料之间的相互作用来引起一些可测量的物理或化学变化。

半导体气体传感器工作原理

化学原理传感器是一种常见类型，例如半导体气体传感器。半导体气体传感器的工作原理如下：首先，目标物质在电化学电极上反应，产生一种电化学反应，将电极上的化学变化转化为电信号。这些信号可以是电流，电势差，电阻值等的形式。其次，该传感器内部配有参考电极，该电极提供了参考电位，以使电化学传感器的输出信号更加准确，更稳定。最后，传感器的输出信号通过信号放大电路扩增并转换为计算机处理的数字信号。

红外气传感器工作原理

另一种类型是基于物理原理的传感器，例如红外气体传感器。完整的红外气体传感器由红外光源，光学室，红外检测器和信号调节电路组成。使用气体吸收特定的频率红外光谱，制造了这种类型的传感器。红外光是从发射端发出的，并针对接收端，当存在气体时，它会吸收红外光，从而减少接收的光量，从而检测到气体含量。当前，更先进的红外传感器使用双波长，双接收机使检测更加准确和可靠。

电化学气体传感器工作原理

也有电化学气体传感器的工作原理是：首先，感兴趣的实质在电化学电极上反应，产生一种电化学反应，将电极上的化学变化转化为电信号。该信号可以是电流，电势差或电阻值等。其次，传感器中有一个参考电极，其提供了参考电位，以使电化学传感器的输出信号更加准确，更稳定。最后，传感器的输出信号通过信号放大电路放大，并将其转换为计算机处理的数字信号。

气体传感器构造

一个结构气传感器通常包括敏感元素，转换电路，外壳和辅助组件。不同类型的传感器对结构有不同的重视。

气体传感器内部结构的标记图

敏感元素是传感器的核心，负责与气体相互作用。对于半导体气体传感器，敏感元件是涂在陶瓷管或硅底物上的金属O化物膜。它通常旁边有加热线，用于将敏感材料加热到特定的工作温度（通常为200-400＆dg; c），以增强其与气体的反应活性。
转换电路的功能是将敏感元件产生的物理或化学变化（例如电阻，电流和光强度的变化）转换为标准电信号（例如电压或电流信号），以进行后续处理和分析。该部分通常包括电子组件，例如电阻器，电容器和操作放大器。
外壳不仅可以保护内部结构，而且还采用特定的空气孔设计，以使目标气体进入并平稳接触敏感元件，同时又可以防止诸如灰尘和水蒸气等干扰因素的影响。住房材料通常是塑料或金属，其保护水平根据应用方案而变化。
辅助组件可能包括温度补偿要素。由于许多敏感材料的特性受温度的影响，因此温度补偿可以提高传感器的测量精度。也有用于将传感器连接到外部电路的铅端子。

基于感应原理的气体传感器类型

半导体（金属O化物）气体传感器

这些传感器依赖于对特定气体反应的金属O化物材料（例如，二O化碳，O化钨，O化锌）。在干净的空气中，O分子粘附在材料的表面上，捕获电子并保持较高的阻力（电流低）。当存在目标气体时，它们会与O气反应，释放电子并降低电阻 - 该电阻的变化被测量以确定气体浓度。

优势：小尺寸，低成本，快速响应以及用于检测甲烷，丙烷，一O化碳等的适用性。

申请：气体泄漏警报，空气净化器，厨房安全系统和首页用探测器。
限制：与其他类型相比，精度较低，使其非常适合日常使用，但不是高准确的场景。

电化学气体传感器

这些传感器含有与特定气体反应的液体或凝胶，产生与气体浓度成比例的弱电流，并且浓度越高，电流越强。他们在高精度检测和量化气体方面表现出色。
优势：紧凑，节能，稳定的结果，并且可靠，可靠，例如一O化碳，氯或硫化氢等有毒气体。
申请：手持式探测器，安全头盔，室内空中监视器，医疗诊断和工业安全工具。
限制：由于组件衰老而导致的寿命有限（1＆ndash; 3年），需要随着T的推移更换。

红外（IR/NDIR）气体传感器

非分散红外（NDIR）传感器发出红外光并测量气体吸收了多少。每种气体对于特定波长具有独特的吸收“指纹”。检测器处的光强度降低表明气体的存在和浓度。
优势：没有运动部件或化学反应，导致寿命长，准确性高和维护较低。
申请：在加热系统，温室，食品存储和通风控制中检测二O化碳，甲烷或制冷剂。
限制：更大的尺寸，更高的成本以及对灰尘/湿度干扰的敏感性。

催化珠气传感器

这些传感器使用涂有特殊混合物的小型加热元件。当可燃气体接触元件时，表面反应会增加其温度＆mdash;测量热量变化以估计气体浓度。
优势：坚固，可靠地爆炸性气体，并在重工业中广泛使用。
申请：炼油厂，化工厂和燃料处理设施。
限制：取决于O气的功能，可能会错过某些气体类型。

光电离检测器（PID）

PID使用强烈的紫外线将气体分子电离为带电的颗粒，从而产生表明存在气体的电流。他们在检测痕量挥发性有机化合物（VOC）等苯或甲醛等痕量挥发性有机化合物方面表现出色。
优势：快速响应，对低浓度的高灵敏度。
申请：实验室，危险废物站点和便携式现场探测器。
限制：不是通用的（错过了一些气体），而且相对昂贵。

光声气体传感器

这些传感器结合了NDIR和声学技术，使用脉冲光来加热气体分子，从而形成了麦克风检测到的压力波（声音）；信号强度与气体浓度相关。
优势：高灵敏度，非接触式测量，长期稳定性以及对低气水平的适用性。
申请：环境监测，医学诊断和连续的工业安全系统。
限制：对振动/噪声，复杂的校准和更高的成本敏感。

MEMS气体传感器

微电动机械系统（MEMS）传感器使用电容，热或压电传感在硅芯片上集成了微小的机械/电子组件。它们是超小型且轻巧的。
优势：低功耗，易于集成到紧凑型设备中，以及用于便携式/可穿戴技术的准确性。
申请：智能电子，汽车系统，无人机和工业自动化。
限制：在恶劣条件下易受环境因素，有限的测量范围和较短的寿命。

导热气传感器

这些测量如何轻易地使用加热的电线和气体的存在来改变热传导，从而改变了热传导，这可以测量以识别气体类型。
优势：稳定，没有化学反应，适用于氦或氩等惰性气体。
申请：实验室，洁净室和加油站。
限制：对有毒或可燃气体不太常见，主要集中于气体成分分析。
每种类型都可以平衡准确性，成本，尺寸和寿命，使其适合特定方案，从首页庭安全到工业精确监控。

气传感器与一O化碳传感器

方面	气传感器	一O化碳传感器
目的	检测广泛的气体（取决于类型）。	专门检测一O化碳（CO）。
特异性	非特异性（目标多个气体）。	高度特定于CO。
技术	变化（半导体，红外，催化等）。	主要是电化学（针对CO进行了优化）。
用例焦点	多样化（工业，环境等）。	对有毒CO暴露的安全至关重要。