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当前位置:网站首页 >> 行业新闻 >> 详解气体传感器特点及未来的发展趋势

详解气体传感器特点及未来的发展趋势

文章来源: 文章作者: 更新时间:2018-09-29 10:12:27
分类气体传感器的本质就是将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。通过气体传感器探测头调节气体样本,通常包括干扰过滤掉杂质和气体处理,干燥或冷却仪器显示的部分。
一、优缺点
优点: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。
缺点: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。
二、主要特性
气体传感器是化学传感器的主要种类。从它们的工作原理到测量技术从所用材料到制造工艺从检测对象到应用领域都可以构成独立的分类标准衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系尤其在分类标准的问题上目前还没有统一要对其进行严格的系统分类难度颇大。
1、稳定性
稳定性是指传感器在整个工作时间内的基本响应的稳定性,它依赖于零点漂移和间隔漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内PPB级二氧化氮传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的响应变化它表现为传感器输出在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于 10% 。
2、灵敏度
灵敏度是指检测仪输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器。大多数气体传感器的设计原理都采用四种测定原理之一即生物化学、电化学、物理、光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制 (TLV-thresh-oldlimitvalue)或zui低爆限(LEL- lowerexplosivelimit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。
3、选择性
选择性也被称为交叉灵敏度,可通过测量某一种干扰气体所产生的响应来确定。该响应相当于由一定浓度的目标气体产生的传感器响应。这种特性在工业加工领域追踪多种气体的应用中是非常重要的因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性理想传感器应具有高灵敏度和高的选择性。
4、抗腐蚀性
抗腐蚀性是指5ppb二氧化硫传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数 1020 倍。在返回正常工作条件下,5ppb二氧化硫传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的最基本特征即灵敏度、选择性及稳定性等主要通过材料选择确定。选择适当的材料和开发新材料,使传感器的敏感特性达到*。
三、未来的趋势
1、着重于新气敏材料与制作工艺的研究开发
对气体传感器材料的研究表明,金属氧化物半导体材料Zn0,SIlo2,Fe203等己趋于成熟化,特别是在C比,C2H5OH,CO等气体检测方面。这方面的工作主要有两个方向:
一是利用化学修饰改性方法,对现有气体敏感膜材料进行掺杂、改性和表面修饰等处理,并对成膜工艺进行改进和优化,提高气体传感器的稳定性和选择性;二是研制开发新的气体敏感膜材料,如复合型和混合型半导体气敏材料、高分子气敏材料,使得这些新材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。由于敏感的有机聚合物材料具有丰富的材料,成本低、膜过程简单,容易与其他技术兼容,在室温下工作的优势,已成为一个研究热点。
2、新型气体传感器的研制
用传统的工作原理和某些新效应,采用晶体材料琛⑹ⅰ⑻沾傻并结合先进的加工技术和微结构设计,研制新型传感器及传感器系统,如光波导气体传感器、高分子声表面波和石英谐振式气体传感器的开发与使用,微生物气体传感器和仿生气体传感器的研究。随着新材料、新工艺和新技术的应用,气体传感器的性能更趋完善,使传感器的小型化、微型化和多功能化具有长期稳定性好、使用方便、价格低廉等优点。
3、气体传感器智能化
随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜等新材料的成功应用为气体传感器的集成化和智能化提供了良好的前提。
智能气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术、模糊理论等多学科综合技术的基础上得到发展。研制一种能够同时监测多种气体的全自动数字气体传感器将是该领域的一个重要研究方向。