氣體檢測儀傳感器原理

一、電化學(xué)原理

   1、原理介紹：

      ①恒定電位電解型。這種方式是目前有毒汽體檢測儀使用zui多的，比如一氧化碳檢測儀。它是通過在電解質(zhì)內(nèi)安裝恒定電位的工作電極，氣體在工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，再對電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，電極的電位發(fā)生變化，形成的電流與氣體濃度成一定比例，zui后得出濃度值。
　　  ②原電池型。這類原理如同干電池，只不過電池是碳錳電極，而這里是氣體電極，氣體在陰極被還原，形成的電子再到陽極對鉛金屬氧化，形成的電流與氣體濃度成正比，同樣也是通過電流來計算氣體的濃度。
　　  ③濃差電池型。被測氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè)，會自主形成濃差電動勢，電動勢的大小與氣體的濃度有關(guān)，這類傳感器使用zui多就是二氧化碳的檢測。
　　  ④極限電流型。這種方式主要是氧氣傳感器，用于汽車的氧氣檢測，是汽車必備儀器。通過氣體擴散控制供給陰極的氧而得到極限電流，再通過極限電流來計算氧氣的濃度。

      總結(jié)一句話：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電信號與濃度能正比。

   2、備注：

      ①電化學(xué)原理主要用于有毒有害氣體檢測

   3、傳感器特點：

      穩(wěn)定性強、精度高、響應(yīng)快

二、熱傳導(dǎo)原理

   1、原理介紹：

  熱傳導(dǎo)式氣體傳感器根據(jù)混合氣體的總導(dǎo)熱系數(shù)隨待分析氣體的含量不同而改變的原理制成，由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇熱導(dǎo)系數(shù)比空氣大的氣體時檢測元件電阻變小，遇熱導(dǎo)系數(shù)比空氣小的氣體時檢測元件電阻變大（空氣背景），橋路輸出電壓變化，該電壓變量隨氣體濃度增大而成正比例增大，補償元件起參比及溫度補償作用。

2、備注

   ①可用戶絕大多數(shù)氣體檢測，比如可燃氣、有毒汽體、惰性氣體等

3、特點：

   ①檢測范圍大，可達到0-100%VOL

   ②穩(wěn)定性強，使用壽命長

   ③結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜

   ④精度低

三、催化燃燒式（接觸燃燒式）

   1、原理介紹：

      催化燃燒原理傳感器包括一個惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，電橋測量橋（鉑金絲電橋）上涂有催化劑。測量時，在參比和測量電橋上施加電壓使之加熱從而發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，溫度大約是500℃或者更高。正常情況下，電橋是平衡的，V1 = V2，輸出為零。 如果有可燃氣體存在，它的燃燒反應(yīng)產(chǎn)生熱量，電橋溫度升高、電阻發(fā)生變化，而參比橋不變。兩個電橋之間產(chǎn)生壓差，輸出一個電壓信號，這個信號值同被測氣體的濃度成正比。

   2、備注：

      ①催化燃燒原理主要是用于可燃性氣體檢測

      ②催化燃燒檢測可燃氣必須是在有氧環(huán)境下才能進行

      ③當(dāng)環(huán)境中存在含硅、氯、硫的化合物時，傳感器會發(fā)生中毒現(xiàn)象，使檢測的靈敏度嚴重降低甚至造成傳感器失效。

      ④只能用于可燃氣測爆，高濃度可燃氣或低濃度可燃氣都可能造成傳感器損壞或傳感器靈敏度大幅度下降。

   3、傳感器特點：

      穩(wěn)定性較差，但價格很低。市面上zui常用的可燃性氣體檢測原理。

四、半導(dǎo)體原理

   1、原理介紹：

      半導(dǎo)體式氣體檢測儀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，電阻會急劇減小的原理制備的。

   2、備注：

      ①可用于可燃性氣體、有毒有害氣體檢測

   3、特點：

      優(yōu)點是靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕，但精度稍低

五、紅外檢測原理

   1、原理介紹

      非色散紅外原理（不分光紅外原理）NDIR：非色散紅外原理是應(yīng)用濾光片把紅外光分成所需要的一個很小波段的光譜線，被檢測的氣體對這個很小波段的光譜線吸收。這樣的傳感器一般包括：一個紅外發(fā)射光源、光通路(吸收區(qū))、2個濾光片分光(1個檢測被測氣體需要的光譜波段、另1個作為不被被測氣體吸收的參比光譜波段)和接收轉(zhuǎn)換器幾個部分。

   2、備注：

      主要用戶可燃性氣體和CO2氣體的檢測

   3、特點：

      ①價格較貴

      ②可用于無氧環(huán)境或惰性氣體環(huán)境下可燃氣體檢測

      ③使用壽命長，傳感器穩(wěn)定性強