传感器原理汇总

气体检测仪传感器原理

一、催化燃烧式（接触燃烧式）

   1、原理介绍：

      催化燃烧原理传感器包括一个惠斯通电桥结构，电桥测量桥（铂金丝电桥）上涂有催化剂。测量时，在参比和测量电桥上施加电压使之加热从而发生催化燃烧反应，温度大约是500℃或者更高。正常情况下，电桥是平衡的，V1 = V2，输出为零。 如果有可燃气体存在，它的燃烧反应产生热量，电桥温度升高、电阻发生变化，而参比桥不变。两个电桥之间产生压差，输出一个电压信号，这个信号值同被测气体的浓度成正比。

   2、备注：

      ①催化燃烧原理主要是用于可燃性气体检测

      ②催化燃烧检测可燃气必须是在有氧环境下才能进行

      ③当环境中存在含硅、氯、硫的化合物时，传感器会发生中毒现象，使检测的灵敏度严重降低甚至造成传感器失效。

      ④只能用于可燃气测爆，高浓度可燃气或低浓度可燃气都可能造成传感器损坏或传感器灵敏度大幅度下降。

   3、传感器特点：

      稳定性较差，但价格很低。市面上最常用的可燃性气体检测原理。

二、电化学原理

   1、原理介绍：

      ①恒定电位电解型。这种方式是目前有毒气体检测仪使用最多的，比如一氧化碳检测仪。它是通过在电解质内安装恒定电位的工作电极，气体在工作电极发生氧化或还原反应，再对电极发生还原或氧化反应，电极的电位发生变化，形成的电流与气体浓度成一定比例，最后得出浓度值。
　　  ②原电池型。这类原理如同干电池，只不过电池是碳锰电极，而这里是气体电极，气体在阴极被还原，形成的电子再到阳极对铅金属氧化，形成的电流与气体浓度成正比，同样也是通过电流来计算气体的浓度。
　　  ③浓差电池型。被测气体在电化学电池的两侧，会自主形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这类传感器使用最多就是二氧化碳的检测。
　　  ④极限电流型。这种方式主要是氧气传感器，用于汽车的氧气检测，是汽车必备仪器。通过气体扩散控制供给阴极的氧而得到极限电流，再通过极限电流来计算氧气的浓度。

      总结一句话：化学能转化为电能，电信号与浓度能正比。

   2、备注：

      ①电化学原理主要用于有毒有害气体检测

   3、传感器特点：

      稳定性强、精度高、响应快

三、半导体原理

   1、原理介绍：

      半导体式气体检测仪是利用一些金属氧化物半导体材料，在一定温度下，电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。比如，酒精传感器，就是利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小的原理制备的。

   2、备注：

      ①可用于可燃性气体、有毒有害气体检测

   3、特点：

      优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻，但精度稍低

四、热传导原理

   1、原理介绍：

  热传导式气体传感器根据混合气体的总导热系数随待分析气体的含量不同而改变的原理制成，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇热导系数比空气大的气体时检测元件电阻变小，遇热导系数比空气小的气体时检测元件电阻变大（空气背景），桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。

2、备注

   ①可用户绝大多数气体检测，比如可燃气、有毒气体、惰性气体等

3、特点：

   ①检测范围大，可达到0-100%VOL

   ②稳定性强，使用寿命长

   ③结构简单，价格便宜

   ④精度低

五、红外检测原理

   1、原理介绍

      非色散红外原理（不分光红外原理）NDIR：非色散红外原理是应用滤光片把红外光分成所需要的一个很小波段的光谱线，被检测的气体对这个很小波段的光谱线吸收。这样的传感器一般包括：一个红外发射光源、光通路(吸收区)、2个滤光片分光(1个检测被测气体需要的光谱波段、另1个作为不被被测气体吸收的参比光谱波段)和接收转换器几个部分。

   2、备注：

      主要用户可燃性气体和CO2气体的检测

   3、特点：

      ①价格较贵

      ②可用于无氧环境或惰性气体环境下可燃气体检测

      ③使用寿命长，传感器稳定性强