气体传感器的基本原理及应用介绍

气体传感器利用物理效应、化学反应等机理把气体的种类和浓度检测出来,并通过敏感芯片和转换部件将其转换成电信号。从20世纪开始,国外的科学家已经开始了对气体传感器的研究,此时气体传感器主要应用于家庭中的煤气和矿井下的瓦斯气体的检测。随着科技的发展和生产生活水平的提高,之前的气体传感器早已不能满足需求,同时各种环境问题也给气体传感器的研究增加了许多难度。

气体的种类繁多,本身具有的性质各不相同,现在的气体传感器主要以气敏特性来分类,主要可以分为半导体气体传感器、电化学式气体传感器、接触燃烧式气体传感器以及声表面波高分子气体传感器等。今后气体传感器的研究方向将朝着高灵敏度、低功耗、复合化、集成化发展,气体传感器的功能也会越来越强大。气体传感器的应用领域如图4.1所示。

图4.1　气体传感器的应用领域

1.气体传感器的特征要求

在设计气体传感器之前,要明确产品的最终用途,要考虑到传感器应用环境的干扰因素、精度、使用寿命、外形以及可靠性要求等。所以最终的传感器可以是只有单一的功能的传感器,也可以是由不同功能的敏感元件构成的复合传感器。气体传感器应该具备以下几个条件。

(1)对待测气体具有较高的灵敏度和较宽的动态响应范围;

(2)具有较快的响应速度;(www.xing528.com)

(3)长期工作稳定性好,寿命较长;

(4)成本较低,维护方便。

2.存在的问题

目前来看,气体传感器主要存在以下几方面的问题。

(1)选择性差;

(2)使用寿命短;

(3)灵敏度在某些场合不能够满足需求;

(4)元件稳定性较差。