气敏传感器的种类和它主要应用于哪些领域?
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气敏传感器可用于对气体的定性或定量检测。气敏材料与气体接触后会发生化学或物理相互作用,导致其某些特性参数的改变,包括质量,电参数,光学参数等。气敏传感器利用这些材料作为气敏元件,把被测气体种类或浓度的变化转化成传感器输出信号的变化,从而实现气体检测目的。
气敏传感器的应用主要有:一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂勠11、R12蓠检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息从而可以进行检测、监控、报警还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 由于气体种类繁多, 性质各不相同不可能用一种传感器检测所有类别的气体因此能实现气-电转换的传感器种类很多按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。实际使用最多的是半导体气敏传感器因此本文主要讲述半导体气敏元件的有关原理及应用。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时,产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。 按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部,可分为表面控制型和体控制型,前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受,结果使半导体的电导率等物理性质发生变化,但内部化学组成不变,后者半导体与气体的反应,使半导体内部组成发生变化而使电导率变化。 按照半导体变化的物理特性,又可分为电阻型和非电阻型,电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时,其阻值变化来检测气体的成分或浓度厂半导体式气敏元件则是根据气体的吸附和反应,使其某些关系特性发生改变无对气体进行直接或间接的检测,如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体的。
气体传感器应用于工业领域
在工业领域,气体传感器主要应用在石化工业中。一些硫化氢传感器、二氧化硫传感器、二氧化碳传感器、一氧化氮传感器等都能用在检测二氧化碳、氨气、氯气等有害气体的具体应用中。另外,可用来检测半导体和微电子工业的有机溶剂和磷烷等剧毒气体;电力工业方面,氢气传感器能够检测电力变压器油变质过程中产生的氢气;而在食品行业,气体传感器也可以检测肉类等易腐败食物的新鲜度;在汽车和窑炉工业检测废气中氧气,公路交通检测驾驶员呼气中乙醇气浓度等方面,也有着广泛的需求。
气体传感器应用于环境监测领域
当然,涉及到较为贴近生活的环境监测领域,自然也离不开气体传感器。例如,用传感器检测氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氢等引起酸雨的气体;二氧化碳传感器、氟里昂等检测温室效应气体等。相信,在未来,经过对气体传感器的进一步改造,其应用的范围会越来越广泛,我们也将在更多的场合见到气体传感器的应用。
传感器是物联网核心和基础的环节,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**监察和**生产监督管理的电子化,变被动救灾为主动防灾,使**生产向科学化管理迈进。
气体传感器应用于民用领域
目前,民用领域是半导体金属氧化物气体传感器的主要应用领域。这主要是因为半导体金属氧化物气体传感器的价格便宜,性能也能满足家庭报警器的要求。
具体来说的话,气体传感器在民用领域的应用主要体现在:厨房里,检测天然气、液化石油气和城市煤气等民用燃气的泄漏,通过检测微波炉中食物烹调时产生的气体,从而自动控制微波炉烹调食物;住房、大楼、会议室和公共娱乐场所用硫化氢传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、臭氧传感器等,控制空气净化器或电风扇的自动运转;在一些高层建筑物中,一氧化碳气体传感器还可以用于检测火灾苗头并报警。