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開(kāi)路式氣體分析儀中氣體傳感器的種類(lèi)詳解
目前流行于市場(chǎng)的開(kāi)路式氣體分析儀中的氣體傳感器大約有如下一些種類(lèi):
1,、半導(dǎo)體式氣體傳感器
它是利用一些金屬氧化物半導(dǎo)體材料,,在一定溫度下,電導(dǎo)率隨著環(huán)境氣體成份的變化而變化的原理制造的,。比如,,酒精傳感器,就是利用二氧化錫在高溫下遇到酒精氣體時(shí),,電阻會(huì)急劇減小的原理制備的,。半導(dǎo)體式氣體傳感器可以有效地用于:甲烷、乙烷,、丙烷,、丁烷、酒精,、甲醛,、一氧化碳、二氧化碳,、乙烯,、乙炔、氯乙烯,、苯乙烯,、丙烯酸等很多氣體地檢測(cè)。尤其是,,這種傳感器成本低廉,,適宜于民用氣體檢測(cè)的需求。下列幾種半導(dǎo)體式氣體傳感器是成功的:甲烷(天然氣,、沼氣),、酒精、一氧化碳(城市煤氣),、硫化氫,、氨氣(包括胺類(lèi),肼類(lèi)),。高質(zhì)量的傳感器可以滿(mǎn)足工業(yè)檢測(cè)的需要,。
2、催化燃燒式氣體傳感器
這種傳感器是在白金電阻的表面制備耐高溫的催化劑層,,在一定的溫度下,,可燃性氣體在其表面催化燃燒,燃燒是白金電阻溫度升高,,電阻變化,,變化值是可燃性氣體濃度的函數(shù)。催化燃燒式氣體傳感器選擇性地檢測(cè)可燃性氣體:凡是可以燃燒的,都能夠檢測(cè),;凡是不能燃燒的,,傳感器都沒(méi)有任何響應(yīng)。當(dāng)然,,『凡是可以燃燒的,,都能夠檢測(cè)』這一句有很多例外,但是,,總的來(lái)講,,上述選擇性是成立的。催化燃燒式氣體傳感器計(jì)量準(zhǔn)確,,響應(yīng)快速,,壽命較長(zhǎng)。傳感器的輸出與環(huán)境的爆炸危險(xiǎn)直接相關(guān),,在安全檢測(cè)領(lǐng)域是一類(lèi)主導(dǎo)地位的傳感器,。
3、熱導(dǎo)池式氣體傳感器
每一種氣體,,都有自己特定的熱導(dǎo)率,當(dāng)兩個(gè)和多個(gè)氣體的熱導(dǎo)率差別較大時(shí),,可以利用熱導(dǎo)元件,,分辨其中一個(gè)組分的含量。這種傳感器已經(jīng)傳感器地用于氫氣的檢測(cè),、二氧化碳的檢測(cè),、高濃度甲烷的檢測(cè)。這種氣體傳感器可應(yīng)用范圍較窄,,限制因素較多,。這是一種老式產(chǎn)品,*各地都有制造商,。產(chǎn)品質(zhì)量*大同小異,。
4、電化學(xué)式氣體傳感器
相當(dāng)一部分的可燃性的,、有毒有害氣體都有電化學(xué)活性,,可以被電化學(xué)氧化或者還原。利用這些反應(yīng),,可以分辨氣體成份,、檢測(cè)氣體濃度。電化學(xué)氣體傳感器分很多子類(lèi):
(1),、原電池型氣體傳感器(也稱(chēng):加伏尼電池型氣體傳感器,,也有稱(chēng)燃料電池型氣體傳感器,也有稱(chēng)自發(fā)電池型氣體傳感器),他們的原理行同我們用的干電池,,只是,,電池的碳錳電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例,,氧在陰極被還原,,電子通過(guò)電流表流到陽(yáng)極,在那里鉛金屬被氧化,。電流的大小與氧氣的濃度直接相關(guān),。這種傳感器可以有效地檢測(cè)氧氣、二氧化硫,、氯氣等,。
(2)、恒定電位電解池型氣體傳感器,,這種傳感器用于檢測(cè)還原性氣體非常有效,,它的原理與原電池型傳感器不一樣,它的電化學(xué)反應(yīng)是在電流強(qiáng)制下發(fā)生的,,是一種真正的庫(kù)侖分析的傳感器,。這種傳感器已經(jīng)成功地用于:一氧化碳、硫化氫,、氫氣,、氨氣、肼,、等氣體的檢測(cè)之中,,是目前有毒有害氣體檢測(cè)的主流傳感器。
(3),、濃差電池型氣體傳感器,,具有電化學(xué)活性的氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè),會(huì)自發(fā)形成濃差電動(dòng)勢(shì),,電動(dòng)勢(shì)的大小與氣體的濃度有關(guān),,這種傳感器的成功實(shí)例就是汽車(chē)用氧氣傳感器、固體電解質(zhì)型二氧化碳傳感器,。
(4),、極限電流型氣體傳感器,有一種測(cè)量氧氣濃度的傳感器利用電化池中的極限電流與載流子濃度相關(guān)的原理制備氧(氣)濃度傳感器,,用于汽車(chē)的氧氣檢測(cè),,和鋼水中氧濃度檢測(cè)。目前這種傳感器的主要供應(yīng)商遍布*,,主要在德國(guó),、日本、美國(guó),zui近新加入幾個(gè)歐洲供應(yīng)商:英國(guó),、瑞士等,。中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域起步很早,但是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程效果不佳,。
5,、紅外線氣體傳感器
大部分的氣體在中紅外區(qū)都有特征吸收峰,檢測(cè)特征吸收峰位置的吸收情況,,就可以確定某氣體的濃度,。這種傳感器過(guò)去都是大型的分析儀器,但是近些年,,隨著以MEMS 技術(shù)為基礎(chǔ)的傳感器工業(yè)的發(fā)展,,這種傳感器的體積已經(jīng)由10 升,45 公斤的巨無(wú)霸,,減小到2 毫升(拇指大?。┳笥摇J褂脽o(wú)需調(diào)制光源的紅外探測(cè)器使得儀器*沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,,*實(shí)現(xiàn)免維護(hù)化,。紅外線氣體傳感器可以有效地分辨氣體的種類(lèi),準(zhǔn)確測(cè)定氣體濃度,。這種傳感器成功的用于:一氧化碳,、二氧化碳、甲烷的檢測(cè),。目前這種“傳感器"的供應(yīng)商在歐洲!中國(guó)在這一領(lǐng)域目前是“半"空白,!
6,、磁性氧氣傳感器
這是磁性氧氣分析儀的核心,但是目前也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“傳感器化"進(jìn)程,。它是利用空氣中的氧氣可以被強(qiáng)磁場(chǎng)吸引的原理制備的,。這種傳感器只能用于氧氣的檢測(cè),選擇性*,。大氣環(huán)境中只有氮氧化物能夠產(chǎn)生微小的影響,,但是由于這些干擾氣體的含量往往很少,所以,,磁氧分析技術(shù)的選擇性幾乎是*的,!老牌工業(yè)產(chǎn)品,*各地都有制造商,。(當(dāng)然我說(shuō)的是作為一次儀表的氧氣分析儀,,它在一定范圍內(nèi)可以被看作傳感器。而以純粹傳感器形式生產(chǎn)的這種產(chǎn)品,是zui近的事情,。)