前言： 

目前，工業(yè)生產(chǎn)安全,，環(huán)境污染等問題倍受關注,。所發(fā)生的事故中，有一類是由于有毒,、易燃,、易爆氣體的泄漏所造成。因此,，對于此類氣體的檢測,，預警及其防范有其重要意義。越來越多的企業(yè)致力于有毒/有害氣體的監(jiān)測,。本文將簡要介紹氣體檢測傳感器的類型,，特點及ADI公司在此應用中所提供給的出色信號調(diào)理器件,。 

一、氣體傳感器的類型 

傳感器是氣體檢測設備的核心元件,，按照其檢測原理可分為：金屬氧化物半導體式傳感器,、電化學式傳感器、催化燃燒式傳感器,、紅外式傳感器,、PID光離子化傳感器等。 

1 金屬氧化物半導體式傳感器 

金屬氧化物半導體式氣體傳感器是利用在一定溫度下,，被測氣體的吸附作用,，改變半導體的電導率，其變化率與氣體成份,，濃度相關,。通過檢測電阻的變化，檢測得待測氣體,。半導體式氣體傳感器的主要特點：靈敏度高,，響應快，壽命長,，成本低,，對濕度敏感度低，但需要高溫加熱,，氣體的選擇性差,，環(huán)境因素影響大，輸出穩(wěn)定性差,，功耗高,。廣泛使用的在氣體的微漏現(xiàn)象的測量，如 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，肼類）等氣體,，但不宜用于精密測量氣體含量的場合,。 

2 電化學式傳感器 

電化學氣體傳感器是一種微燃料電池元件，利用氣體在電化學氧化/還原反應原理,，氣體在工作電極發(fā)生化學反應,，在化學試劑、電極間產(chǎn)生電流,，電流隨著氣體濃度變化而變化,，通過檢測電流的大小得到氣體濃度的值,。這種類型傳感器包括原電池型、恒定電位電解池型,、濃差電池型,、極限電流型等。電化學傳感器的主要特點是氣體的高靈敏度,、選擇性好,，長期穩(wěn)定性好，相應時間慢,，但壽命短,，此類傳感器可以檢測許多有毒氣體和氧氣，例如一氧化碳,、硫化氫,、氨氣和氧氣等。 

3 催化燃燒式傳感器 

催化燃燒式氣體傳感器是是氣敏材料在通電狀態(tài)下,，可燃氣體在催化劑作用下燃燒,，由于燃燒使氣敏材料溫度升高從而電阻發(fā)生變化。一般是在鉑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，鉑電阻溫度升高,，電阻變化,，變化值是可燃性氣體濃度的函數(shù),。此類型氣體傳感器的主要特點是精度高,，相應快，壽命長,，在可燃性氣體范圍內(nèi),，選擇性差，且容易發(fā)生"傳感器中毒"（有機物蒸汽會使傳感器失效）,，有引爆氣體的危險,。 

4 紅外式傳感器 

紅外式傳感器是根據(jù)光譜吸收法，氣體對某個中紅外區(qū)的特定波長的吸收原理,，檢測特征吸收峰位置的吸收強度,，確定某氣體的濃度及其種類。其特點是,，抗中毒性好,，靈敏度高，但結構復雜,，成本高,。對大多數(shù)碳氫化合物都有反應,，如甲烷，乙炔,，氨氣,，二氧化碳等，可以有效地分辨氣體的種類,，準確測定氣體濃度,。 

5 PID光離子化氣體傳感器 

PID光離子化傳感器由紫外燈光源和離子室等主要部分構成，通過離子室內(nèi)的正負電極,，形成電場,，在紫外燈的照射下，離子化待測氣體,，生成正負離子,，在電極間形成電流，經(jīng)放大輸出信號,。PID光離子化氣體傳感器精度高,，靈敏度好，響應快,，無中毒問題,，安全可靠，但成本高,，定期維護,。主要用于揮發(fā)性有機化物測量，如芳香烴類,、酮類,、醛類等。 

二 ,、信號調(diào)理要求 

1 半導體式： 

此類通常傳感器含有4/6個引腳,，如圖1所示：H/h 為加熱級，A/a與B/b是敏感電阻的兩極,，器中A/a內(nèi)部短路,，B/b內(nèi)部短路。VH是加熱電壓,，Vc是激勵電壓,，RL為端接負載電阻。通過兩端的電壓VRL可得到傳感器的阻值,，即可得到氣體的濃度（根據(jù)傳感器廠家提供的特征曲線計算）,。 

在測量VRL時，對后端的放大器和數(shù)據(jù)轉換器（ADC）的要求一般不高，一般選取高輸入阻抗,，帶寬小于1Mhz的低成本的放大器,。ADC：低成本，一般采用單片機（MCU）集成的ADC 分辨率>=8 bits, 采樣率 < 1Kbps,，或直接采用比較器,，作為報警功能使用。門限值的調(diào)整與負載電阻RL相關,。 

AD8613是低成本,，低功耗的放大器，帶寬400Khz,，失調(diào)電壓2.2mV,，可作為緩沖/放大電路使用。