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气体传感器

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气体传感器气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分

  1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。 要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。

  2、灵敏度的选择 通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的于扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

  3、响应特性 (反应时间)。 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点 (稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。

  4、线性范围 。传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便,

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???????电化学传感器的基本元件为:一个工作(或传感)电极、一个极板,通常还包括一个参考电极。上述电极附于传感器箱内,衬以液体电解质。工作电极位于一块特氟纶薄膜的内面上,有多孔供气流穿过,但电解液无法渗透。

? ?? ? 气体扩散后进入传感器并穿过薄膜到达电极。气体到达电极后将发生电化学反应——或为氧化,或为压缩,依气体类型而定。例如,一氧化碳可能被氧化为二氧化碳;氧可能被压缩为水。氧化反应使电子通过外电路从工作电极流向极板;与此相反,压缩反应使电子从极板流向工作电极。上述电子流构成电流,并与气体浓度互成比例。仪器内的电子根据校准对电流进行检测及放大,并对输出进行测量。仪器继而向有毒气体传感器显示气体浓度,如:有毒气体传感器以百万分浓度(PPM)显示,氧传感器以百分比含量显示。[1]

  红外气体传感器及仪器应用广泛,适用于监测近乎各种易气体。具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。并在未来逐步成为市场主流。

  由于正在处于起步阶段,技术壁垒高,市场占有率低,规模化生产程度低,造成成本高,基本在上千元左右。

  应用应用于建设环境物联网。气体传感器在有毒、可燃、易爆、二氧化碳等气体探测领域有着广泛的应用,环境问题一直是今年来全国乃至全世界最关心的话题之一,人类赖以生存的环境一直在遭受着严重的破坏,如何保护环境就需要建立环境监管机制,建设物联网成为必要,而气体传感器作为环境检测的必备传感器将有助于建设环境物联网。[2]

  传感器是物联网最核心和最基础的环节,是各种信息和人工智能的桥梁,其技术领域中重要门类之一的气体传感器,横跨功能材料、电子陶瓷、光电子元器件、MEMS技术、纳米技术、有机高分子等众多基础和应用学科。高性能的气体传感器能大大提高信息采集、处理、深加工水平,提高实时预测事故的准确性,不断消除事故隐患,大幅度减少事故特别是重大事故的发生。能有效实现安全监察和安全生产监督管理的电子化,变被动救灾为主动防灾,使安全生产向科学化管理迈进。

?? ?在使用可燃气体报警器的过程中,需要考虑到该气体监测仪器所用传感器的性能,以及有哪些不足的地方。 比如,使用催化燃烧式传感器的气体报警器可以对大部分的可燃气体产生响应,也就是可以用催化燃烧式传感器测量任何可燃气体,因此,也就没有专门的甲烷检测仪这个概念。

? ? ? ?可燃气体报警器中的气体传感器的正常使用寿命大约在2-3年,一般超过这个年限最好对经常对气体报警器进行检测,必要的情况下最好进行更换。

? ? ? ?质量不过关的可燃气体报警器传感器,一般半年左右性能就下降,从而丧失报警器的安全性。但是,被世界认可的CVC可燃气体报警器,因采用独特制造技术,连续使用十几年,可燃气体报警器特性仍没有变化。

? ? ? ?在实际中,只有我们认定环境中仅有甲烷存在时,他所检测出来才是甲烷的浓度。因此,由于在煤矿中还可能存在一氧化碳等可燃气体,单单用催化燃烧式可燃气体传感器来检测甲烷是不够科学的,这也是我们实际工作中常常忽略的一个问题气体报警器。我们建议三年左右更换可燃气体报警器的传感器元器件。