一、工作原理

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(guò)氣體傳感器對氣體樣品進(jìn)行調理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理儀表顯示部分。氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉換成可以被人員、儀器儀表、計算機等利用的信息的裝置！氣體傳感器一般被歸為化學(xué)傳感器的一類(lèi)，盡管這種歸類(lèi)不一定科學(xué)。

二、氣體傳感器的特性

氣體傳感器是化學(xué)傳感器的一大門(mén)類(lèi)。從工作原理、特性分析到測量技術(shù)，從所用材料到制造工藝，從檢測對象到應用領(lǐng)域，都可以構成獨立的分類(lèi)標準，衍生出一個(gè)個(gè)紛繁龐雜的分類(lèi)體系，尤其在分類(lèi)標準的問(wèn)題上還沒(méi)有統一，要對其進(jìn)行嚴格的系統分類(lèi)難度頗大。接下來(lái)了解一下氣體傳感器的主要特性：

1、穩定性

穩定性是指傳感器在整個(gè)工作時(shí)間內基本響應的穩定性，取決于零點(diǎn)漂移和區間漂移。零點(diǎn)漂移是指在沒(méi)有目標氣體時(shí)，整個(gè)工作時(shí)間內傳感器輸出響應的變化。區間漂移是指傳感器連續置于目標氣體中的輸出響應變化，表現為傳感器輸出信號在工作時(shí)間內的降低。理想情況下，一個(gè)傳感器在連續工作條件下，每年零點(diǎn)漂移小于10%。

2、靈敏度

靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比，主要依賴(lài)于傳感器結構所使用的技術(shù)。大多數氣體傳感器的設計原理都采用生物化學(xué)、電化學(xué)、物理和光學(xué)。首先要考慮的是選擇一種敏感技術(shù)，它對目標氣體的閥限制（TLV-thresh-oldlimitvalue）或最低爆炸限（LEL-lowerexplosivelimit）的百分比的檢測要有足夠的靈敏性。

3、選擇性

選擇性也被稱(chēng)為交叉靈敏度?？梢酝ㄟ^(guò)測量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應來(lái)確定。這個(gè)響應等價(jià)于一定濃度的目標氣體所產(chǎn)生的傳感器響應。這種特性在追蹤多種氣體的應用中是非常重要的，因為交叉靈敏度會(huì )降低測量的重復性和可靠性，理想傳感器應具有高靈敏度和高選擇性。

4、抗腐蝕性

抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分數目標氣體中的能力。在氣體大量泄漏時(shí)，探頭應能夠承受期望氣體體積分數10~20倍。在返回正常工作條件下，傳感器漂移和零點(diǎn)校正值應盡可能小。

氣體傳感器的基本特征，即靈敏度、選擇性以及穩定性等，主要通過(guò)材料的選擇來(lái)確定。選擇適當的材料和開(kāi)發(fā)新材料，使氣體傳感器的敏感特性達到最優(yōu)。

三、氣體傳感器的選擇

根據測量對象與測量環(huán)境

根據測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型。 要進(jìn)行—個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線(xiàn)或是非接觸測量；傳感器的來(lái)源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。

靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線(xiàn)性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時(shí)，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì )被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的于擾信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

響應特性 （反應時(shí)間）

傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實(shí)際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測量中，應根據信號的特點(diǎn) (穩態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。

線(xiàn)性范圍

傳感器的線(xiàn)形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。傳感器的線(xiàn)性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時(shí)，當傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對的線(xiàn)性，其線(xiàn)性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內，可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的，這會(huì )給測量帶來(lái)極大的方便。

(圖文來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )，版權歸原作者所有，若有侵權請聯(lián)系刪除)

         掃碼關(guān)注我們