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气体传感器的分类与电路图详解

2017-06-08 11:02:49

[导读] 气体传感器是一种常用的气体测量仪器,可以将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器,具有性能稳定、使用灵活、可靠性高、维护简便等优点。气体传感器有哪些类型呢?下面小编就来具体介绍一下气体传感器的分类,希望可以帮助到大家。

气体传感器是一种常用的气体测量仪器,可以将某种气体体积分数转化成对应电信号转换器,具有性能稳定、使用灵活、可靠性高、维护简便等优点。气体传感器有哪些类型呢?下面小编就来具体介绍一下气体传感器的分类,希望可以帮助到大家。

气体传感器的分类

半导体传感器

这种类型的传感器在气体传感器中约占60%,根据其机理分为电导型和非电导型,电导型中又分为表面型和容积控制型,表 1示出各种半导体传感器。

(1 ) SnO2半导体是典型的表面型气敏元件,其传感原理是S nO2 为n 型半导体材料。当施加电压时,半导体材科温度升高,被吸附的氧接受了半导体中的电子形成了O2-或O2-原性气体H2、CO、CH4存在时,使半导体表面电阻下降,电导上升,电导变化与气体浓度成比倒。NIO为p刑半导体,氧化性气体使电导下降,对O2 敏感。ZnO半导体传感器也属于此种类型。

半导体气体传感器

a. 电导型的传感器元件分为表面敏感型和容积控制型,表面敏感型传感材料为SnO2 +Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V 2 05 、金属酞青、P—SnO2。

表面敏感型气体传感器可检测气体为各种可燃性气体C0、 NO2 氟利昂。。传感材料Pt —SnO2

气体传感器可检测气体为可燃性气体CO、H2 、CH4 。

b. 容积控制型传感材料为Fe2O8、la1-SSrx COO8 和TIO2 、CoO-M gO —SnO2体传感器可检测气体为各种可燃性气体C0、 NO2 氟利昂。。传感材料Pt —SnO2

容积控制型半导体气体传感器可检测气体为液化石油气、酒精、空燃比控制、燃烧炉气尾气。

容积控制型的是晶格缺陷变化导致电孕率变化,电导变化与气体浓度成比例关系。

Fe2O8、 TI O2属于此种,对可燃性气体敏感。

热线性传感器,是利用热导率变化的半导体传感器,又称热线性半导体传感器,是在P t 丝线圈上涂敷SnO2层,P t丝除起加热作用外,还有检测温度变化的功能。施加电压半导体变热,表面吸氧,使自由电子浓度下降,可燃性气体存在时,由于燃烧耗掉氧自由电子浓度增大,导热率随自由电子浓度增加而增大,散热率相应增高,使Pt 丝温度下降,阻值减小,P t丝阻值变化与气体浓度为线性关系。

这种传感器体积小、稳定、抗毒,可检测低浓度气体,在可燃气体检测中有重要作用。

非电导型的FET场效应晶体管气体传感器,Pd — FET.场效应晶体管传感器,利用Pd 吸收H z 并扩散达到半导体s i 和P d的界面,减少Pd 的功函,这种对H2 、CO敏感。非电导型FET场效应晶体管气体传感器体积小,便于集成化,多功能,是具有发展前途的气体传感器

固体电解质气体传感器

这种传感器元件为离子对固体电解质隔膜传导,称为电化学池,分为阳离子传导和阴离子传导,是选择性强的传感器,研究较多达到实用化的是氧化锆固体电解质传感器,其机理是利用隔膜两侧两个电池之间的电位差等于浓差电池的电势。稳定的氧化铬固体电解质传感器已成功地应用于钢水中氧的测定和发动机空燃比成分测量等。

为弥补固体电解质导电的不足,近几年来在固态电解质上燕镀一层气体敏膜,把围周环境中存在的气体分子数量和介质中可移动的粒子数量联系起来。

接触燃烧式传感器

接触燃烧式传感器适用于可燃性气H2、CO、CH4的检测。可燃气体接触表面催化剂

Pt 、Pd 时燃烧、破热,燃烧热与气体浓富有关。这类传感器的应用面广、体积小、结构简单、稳定性好,缺点是选择性差。

电化学传感器

电化学方式的气体传感器常用的有两种

恒电位电解式传感器

是将被测气体在特定电场下电离,由流经的电解电流测出气体浓度,这种传感器灵敏度高,改变电位可选择的检洌气体,对毒性气体检测有重要作用。

原电池式气体传感器

在KOH电解质溶液中,pt —Pb或Ag — Pb 电极构成电池,已成功用于检测O2,其灵敏度高,缺点是透水逸散吸潮,电极易中毒。

光学气体传感嚣

直接吸收式气体传感器

红外线气体传感器是典型的吸收式光学气体传感器,是根据气体分别具有各自固有的光谱吸收谱检测气体成分,非分散红外吸收光谱对SO2 、 CO、C O2 、NO等气体具有较高的灵敏度。

另外紫外吸收、非分散紫外线吸收、相关分光、二次导数、自调制光吸收法对NO、 N O2 SO2、C H( CH4 ) 等气体具有较高的灵敏度。

光反应气体传感器

是利用气体反应产生色变引起光强度吸收等光学特性改变,传感元件是理想的,但是气体光感变化受到限制,传感器的自由度小。

气体光学特性的新传感器

光导纤维温度传感器为这种类型,在光纤顶端涂敷触媒与气体反应、发热。温度改变,导致光纤温度改变。利用光纤测温已达到实用化程度,检测气体也是成功的。

此外,利用其它物理量变化测量气体成分的传感器在不断开发,如声表面波传感器检测SO2、N O2 、H2S、NH3、H2 等气体也有较高的灵敏度。

气体传感器电路图解析

某些半导体具有这样一种特性,即在充有一定气体的周围空气中其电阻值会随温度的升高而急剧减小。这种效应也可以表现为;当气体浓度达到一定时其材料的性能将发生很大变化。利用这种半导体材料即可制成气体传感器。属于这种材料有三氧化铁、氧化锡和氧化锌等。它们对甲烷、丁烷、乙醇和苯等气体或蒸汽有反应。

图1所示出典型的传感器电阻R同气体浓度P的关系曲线。

按上述原理构成型号为822418200031的气体传感器,它由一个毫米大小的陶瓷片加热灯比和相对的电极所组成,工作温度为300℃,其上通过直流或交流电流。

图2所示出一个简单的气体报警电路。当1KΩ电位器滑动触点电位器超过某一定值时,晶闸管就被触发导通,继电器就动作发出信号或控制执行机构断开,直到按动停止按钮S,继电器才重新断电。

某些半导体具有这样一种特性,即在充有一定气体的周围空气中其电阻值会随温度的升高而急剧减小。这种效应也可以表现为;当气体浓度达到一定时其材料的性能将发生很大变化。利用这种半导体材料即可制成气体传感器。属于这种材料有三氧化铁、氧化锡和氧化锌等。它们对甲烷、丁烷、乙醇和苯等气体或蒸汽有反应。

图1所示出典型的传感器电阻R同气体浓度P的关系曲线。

按上述原理构成型号为822418200031的气体传感器,它由一个毫米大小的陶瓷片加热灯比和相对的电极所组成,工作温度为300℃,其上通过直流或交流电流。

图2所示出一个简单的气体报警电路。当1KΩ电位器滑动触点电位器超过某一定值时,晶闸管就被触发导通,继电器就动作发出信号或控制执行机构断开,直到按动停止按钮S,继电器才重新断电。

气体传感器的分类与气体传感器的电路图详解

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标签:  气体传感器[24]    电信号[1]    转换器[1]
 
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