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氣體傳感器

一,、主要特性

氣體傳感器是化學(xué)傳感器的一大門類。從工作原理,、特性分析到測(cè)量技術(shù),，從所用材料到制造工藝，從檢測(cè)對(duì)象到應(yīng)用領(lǐng)域，都可以構(gòu)成獨(dú)立的分類標(biāo)準(zhǔn),，衍生出一個(gè)個(gè)紛繁龐雜的分類體系,，尤其在分類標(biāo)準(zhǔn)的問題上目前還沒有統(tǒng)一，要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)分類難度頗大,。

1,、穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟谡麄€(gè)工作時(shí)間內(nèi)基本響應(yīng)的穩(wěn)定性，取決于零點(diǎn)漂移和區(qū)間漂移,。零點(diǎn)漂移是指在沒有目標(biāo)氣體時(shí),，整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)傳感器輸出響應(yīng)的變化。區(qū)間漂移是指?jìng)鞲衅鬟B續(xù)置于目標(biāo)氣體中的輸出響應(yīng)變化,，表現(xiàn)為傳感器輸出信號(hào)在工作時(shí)間內(nèi)的降低,。理想情況下，一個(gè)傳感器在連續(xù)工作條件下,，每年零點(diǎn)漂移小于10%,。

2、靈敏度

靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵鲎兓颗c被測(cè)輸入變化量之比,，主要依賴于傳感器結(jié)構(gòu)所使用的技術(shù),。大多數(shù)氣體傳感器的設(shè)計(jì)原理都采用生物化學(xué)、電化學(xué),、物理和光學(xué),。首先要考慮的是選擇一種敏感技術(shù)，它對(duì)目標(biāo)氣體的閥限制（TLV-thresh-oldlimitvalue）或低爆炸限（LEL-lowerexplosivelimit）的百分比的檢測(cè)要有足夠的靈敏性,。

3,、選擇性

選擇性也被稱為交叉靈敏度?？梢酝ㄟ^測(cè)量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)來確定,。這個(gè)響應(yīng)等價(jià)于一定濃度的目標(biāo)氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)。這種特性在追蹤多種氣體的應(yīng)用中是非常重要的,，因?yàn)榻徊骒`敏度會(huì)降低測(cè)量的重復(fù)性和可靠性,，理想傳感器應(yīng)具有高靈敏度和高選擇性。

4,、抗腐蝕性

抗腐蝕性是指?jìng)鞲衅鞅┞队诟唧w積分?jǐn)?shù)目標(biāo)氣體中的能力,。在氣體大量泄漏時(shí)，探頭應(yīng)能夠承受期望氣體體積分?jǐn)?shù)10~20倍,。在返回正常工作條件下,，傳感器漂移和零點(diǎn)校正值應(yīng)盡可能小。氣體傳感器的基本特征,，即靈敏度,、選擇性以及穩(wěn)定性等,，主要通過材料的選擇來確定。選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料,，使氣體傳感器的敏感特性達(dá)到要求,。

二、未來的趨勢(shì)

1,、著重于新氣敏材料與制作工藝的研究開發(fā)

對(duì)氣體傳感器材料的研究表明,，金屬氧化物半導(dǎo)體材料ZnO，SiO2,，F(xiàn)e2O3等己趨于成熟化,，特別是在C比，C2H5OH,，CO等氣體檢測(cè)方面,。這方面的工作主要有兩個(gè)方向：

一是利用化學(xué)修飾改性方法，對(duì)現(xiàn)有氣體敏感膜材料進(jìn)行摻雜,、改性和表面修飾等處理,，并對(duì)成膜工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提高氣體傳感器的穩(wěn)定性和選擇性;二是研制開發(fā)新的氣體敏感膜材料,，如復(fù)合型和混合型半導(dǎo)體氣敏材料,、高分子氣敏材料，使得這些新材料對(duì)不同氣體具有高靈敏度,、高選擇性,、高穩(wěn)定性。由于有機(jī)高分子敏感材料具有材料豐富,、成本低,、制膜工藝簡(jiǎn)單、易于與其它技術(shù)兼容,、在常溫下工作等優(yōu)點(diǎn),，已成為研究的熱點(diǎn)。

2,、新型氣體傳感器的研制

用傳統(tǒng)的作用原理和某些新效應(yīng),，優(yōu)先使用晶體材料(硅、石英,、陶瓷等),，采用先進(jìn)的加工技術(shù)和微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，研制新型傳感器及傳感器系統(tǒng),，如光波導(dǎo)氣體傳感器、高分子聲表面波和石英諧振式氣體傳感器的開發(fā)與使用,，微生物氣體傳感器和仿生氣體傳感器的研究,。隨著新材料,、新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用，氣體傳感器的性能更趨完善,，使傳感器的小型化,、微型化和多功能化具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、使用方便,、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),。

3、氣體傳感器智能化

隨著人們生活水平的不斷提高和對(duì)環(huán)保的日益重視,，對(duì)各種有毒,、有害氣體的探測(cè)，對(duì)大氣污染,、工業(yè)廢氣的監(jiān)測(cè)以及對(duì)食品和居住環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)都對(duì)氣體傳感器提出了更高的要求,。納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件,。

氣體傳感器將在充分利用微機(jī)械與微電子技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù),、傳感技術(shù),、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展,。研制能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體的全自動(dòng)數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的重要研究方向,。