氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調理,通常包括濾除雜質和干擾氣體、干燥或制冷處理儀表顯示部分。
常見的氣體傳感器包括電化學氣體傳感器,催化燃燒氣體傳感器,半導體氣體傳感器,紅外氣體傳感器等。不同類型的傳感器由于原理和結構不同,性能、使用方法、適用氣體、適用場合也不盡相同。今天,小編就為大家羅列一下常見的氣體傳感器種類,希望能對大家有所幫助。
一、電化學氣體傳感器:相當一部分的可燃性的、有毒有害氣體,比如硫化氫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等,都有電化學活性,可以被電化學氧化或者還原。利用這些反應,可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學傳感器正是基于這種原理。電化學傳感器擁有很多子類:
①:原電池型氣體傳感器:這種傳感器也被稱為加伏尼電池型氣體傳感器,或燃料電池型氣體傳感器、自發電池型氣體傳感器。他們原理與我們日常使用的干電池相同,只不過電池碳錳電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例,氧陰極被還原,電子電流表流到陽極,那里鉛金屬被氧化。因此電流大小與氧氣濃度直接相關。這種傳感器可以有效檢測氧氣、二氧化硫、氯氣等氣體。
②:濃差電池型氣體傳感器:這種傳感器具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩側,會自發形成濃差電動勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關,這種傳感器的成功實例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質型二氧化碳檢測儀。
③:極限電流型氣體傳感器:這是一種測量氧氣濃度的傳感器,工作原理是基于穩定氧化鋅固體電解質的氧泵作用,通過氣體擴散控制供給陰極的氧而得到極限電流。這種傳感器目前主要用于鍋爐的燃燒控制、鋼水中氧氣濃度檢測,以及汽車的氧氣檢測。
二、半導體式氣體傳感器:半導體式氣體傳感器是利用氣體在半導體表面的氧化和還原反映,導致敏感元件阻值變化:氧氣等具有負離子吸附傾向的氣體,被成為氧化型氣體——電子接收型氣體;氫、碳氧化合物、醇類等具有正離子吸附傾向的氣體,被稱為還原型氣體——電子供給型氣體。
三、催化燃燒式氣體傳感器:這種傳感器實際上是基于鉑電阻溫度傳感器的一種氣體傳感器,即在鉑電阻表面制備耐高溫催化劑層,在一定溫度下,可燃氣體在表面催化燃燒,因此鉑電阻溫度升高,導致電阻的阻值變化。
四、光離子化氣體傳感器:通常被稱為PID,即Photoionization Detector的縮寫(儀控君在此特別提示,此PID不是比例微分積分)。這是一種具有極高靈敏度,用途廣泛的檢測器,可以檢測從10ppb到較高濃度的10000ppm的揮發性有機物和其他有毒氣體。許多有害物質都含有揮發性有機化合物,PID對揮發性有機化合物靈敏度很高。
五、紅外氣體傳感器:這種傳感器利用氣體對特定頻率的紅外光譜的吸收作用制成。紅外光從發射端射向接收端,當有氣體時,對紅外光產生吸收,接收到的紅外光就會減少,從而檢測出氣體含量。目前較先進的紅外式采用雙波長、雙接收器,使檢測更準確、可靠。
它的優點是:選擇性好,只檢測特定波長的氣體,可以根據氣體定制;采用光學檢測方式,不易受有害氣體的影響而中毒、老化;響應速度快、穩定性好;利用物理特性,沒有化學反應,防爆性好;信噪比高,抗干擾能力強;使用壽命長;測量精度高。
缺點是:測量范圍窄,只能檢測(c1。c5)的碳氫化合物;怕灰塵、潮濕,現場環境要好,需要定期對反射鏡面上的灰塵進行清潔維護;現場有氣流時無法檢測;價格較高。
六、超聲波氣體探測器:這種氣體探測器比較特殊,其原理是當氣體通過很小的泄漏孔從高壓端向低壓端泄漏時,就會形成湍流,產生振動。典型的湍流氣流會在差壓高于0.2MPa時變成因素,超過0.2MPa就會產生超聲波。湍流分子互相碰撞產生熱能和振動。熱能快速分散,但振動會被傳送到相當遠的距離。超聲波探測器就是通過接收超聲波判斷是否有空氣泄漏。