氣體感測器原理 相關
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氣體感測器原理與應用. 光學式二氧化氮氣體感測系統. The Optical Gas Detection System for Nitrogen Dioxide. 圖 13 為感測晶片在封閉腔體通入定量 NO 2 氣體之測試，可以看見感測晶片之反應上升時間僅需 0.05 秒，而當停止通入 NO 2 氣體後，感測晶片反應的下降時間僅需 0.7 秒，幾乎等同即時反應濃度變化。 系統不需暖機時間，感測晶片也不需外掛任何其他加熱裝置即可達到連續測試之效果，且沒有如同電化學式的感測鈍化問題。 實際場域測試部分，環保署臺南測站設立在臺南市中山國中內，地點位於原臺南市中心地帶，是最熱鬧且繁華的區域，在下班時段車流量較大再加上舊市區道路狹小，因此算是臺南市容易塞車的區域。
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氣體感測器是將特定氣體以適當的傳感機制轉換為電訊號，用 ...
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所以各大廠積極投入智慧型氣體感測器裝置開發，其中以環境感測最為熱門，目前已知各大廠皆在室內空氣品質監測皆有產品推出，如 Bosch 推出的空氣品質監測元件，其感測器結合溫度與濕度的偵測且以微機電製程製作 (micro electro mechanical systems
氣體感測器是將特定氣體以適當的傳感機制轉換為電訊號，用於探測在一定區域範圍內 是否存在特定氣體或能連續測量氣體成分濃度的元件，相當於動物的嗅覺器官。
- 概觀
- 基本介紹
- 基本信息
- 特性
- 選擇
- 優缺
- 分類
- 選用技巧
- 發展
- 套用
氣體感測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。探測頭通過氣體感測器對氣體樣品進行調理，通常包括濾除雜質和干擾氣體、乾燥或製冷處理儀表顯示部分。
氣體感測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！氣體感測器一般被歸為化學感測器的一類，儘管這種歸類不一定科學。
“氣體感測器”包括：半導體氣體感測器、電化學氣體感測器、催化燃燒式氣體感測器、熱導式氣體感測器、紅外線氣體感測器、固體電解質氣體感測器等。
氣體感測器是化學感測器的一大門類。從工作原理、特性分析到測量技術，從所用材料到製造工藝，從檢測對象到套用領域，都可以構成獨立的分類標準，衍生出一個個紛繁龐雜的分類體系，尤其在分類標準的問題上目前還沒有統一，要對其進行嚴格的系統分類難度頗大。接下來了解一下氣體感測器的主要特性：
1、穩定性
穩定性是指感測器在整個工作時間內基本回響的穩定性，取決於零點漂移和區間漂移。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內感測器輸出回響的變化。區間漂移是指感測器連續置於目標氣體中的輸出回響變化，表現為感測器輸出信號在工作時間內的降低。理想情況下，一個感測器在連續工作條件下，每年零點漂移小於10%。
2、靈敏度
靈敏度是指感測器輸出變化量與被測輸入變化量之比，主要依賴於感測器結構所使用的技術。大多數氣體感測器的設計原理都採用生物化學、電化學、物理和光學。首先要考慮的是選擇一種敏感技術，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
根據測量對象與測量環境
根據測量對象與測量環境確定感測器的類型。 要進行—個具體的測量工作，首先要考慮採用何種原理的感測器，這需要分析多方面的因素之後才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的感測器可供選用，哪一種原理的感測器更為合適，則需要根據被測量的特點和感測器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對感測器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；感測器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研製。在考慮上述問題之後就能確定選用何種類型的感測器，然後再考慮感測器的具體性能指標。
靈敏度的選擇
通常，在感測器的線性範圍內，希望感測器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利於信號處理。但要注意的是，感測器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求感測器本身應具有較高的信噪比，儘量減少從外界引入的於擾信號。感測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感測器；如果被測量是多維向量，則要求感測器的交叉靈敏度越小越好。
回響特性 （反應時間）
感測器的頻率回響特性決定了被測量的頻率範圍，必須在允許頻率範圍內保持不失真的測量條件，實際上感測器的回響總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。感測器的頻率回響高，可測的信號頻率範圍就寬，而由於受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的感測器可測信號的頻率較低。在動態測量中，應根據信號的特點 (穩態、瞬態、隨機等)回響特性，以免產生過火的誤差。
優點
紅外氣體感測器及儀器套用廣泛，適用於監測近乎各種易氣體。具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴於氧氣、受環境干擾因素較小、壽命長等顯著優點。並在未來逐步成為市場主流。
缺點
由於正在處於起步階段，技術壁壘高，市場占有率低，規模化生產程度低，造成成本高，基本在上千元左右。
半導氣體感測器
這種類型的感測器在氣體感測器中約占60%，根據其機理分為電導型和非電導型，電導型中又分為表面型和容積控制型。
（1） SnO2半導體是典型的表面型氣敏元件，其感測原理是SnO2為n 型半導體材料。當施加電壓時，半導體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導體中的電子形成了O2或O2原性氣體H2、CO、CH4存在時，使半導體表面電阻下降，電導上升，電導變化與氣體濃度成比倒。NiO為p型半導體，氧化性氣體使電導下降，對O2敏感。ZnO半導體感測器也屬於此種類型。
a. 電導型的感測器元件分為表面敏感型和容積控制型，表面敏感型感測材料為SnO2+Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V2O5 、金屬酞青、Pt —SnO2。 表面敏感型氣體感測器可檢測氣體為各種可燃性氣體CO、NO2、 氟利昂。感測材料Pt —SnO2 的氣體感測器可檢測氣體為可燃性氣體CO、H2、CH4 。
b. 容積控制型感測材料為Fe2O8和TiO2、CO-MgO —SnO2體感測器可檢測氣體為各種可燃性氣體CO、NO2、氟利昂，感測材料Pt —SnO2。
容積控制型半導體氣體感測器可檢測氣體為液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐氣尾氣。
有害氣體檢測的氣體感測器的一大作用，有害氣體的檢測有兩個目的，第一是測爆，第二是測毒。所謂測爆是檢測危險場所可燃氣含量，超標報警，以避免爆炸事故的發生；測毒是檢測危險場所有毒氣體含量，超標報警，以避免工作人員中毒。
有害氣體有三種情況第一、無毒或低毒可燃，第二、不燃有毒，第三、可燃有毒。針對這三種不同的情況，一般我們選擇感測器需要選擇不同的氣體感測器。例如測爆選擇可燃氣體檢測報警儀，測毒選擇有毒氣體檢測報警儀等。其次我們需要選擇氣體感測器的類型，一般有固定式和攜帶型。生產或貯存崗位長期運行的泄漏檢測選用固定式氣體感測器；其他象檢修檢測、應急檢測、進入檢測和巡迴檢測等選用攜帶型氣體感測器。
一、著重於新氣敏材料與製作工藝的研究開發
對氣體感測器材料的研究表明，金屬氧化物半導體材料ZnO，SiO2，Fe2O3等己趨於成熟化，特別是在C比，C2H5OH，CO等氣體檢測方面。這方面的工作主要有兩個方向：
1、是利用化學修飾改性方法，對現有氣體敏感膜材料進行摻雜、改性和表面修飾等處理，並對成膜工藝進行改進和最佳化，提高氣體感測器的穩定性和選擇性;
2、是研製開發新的氣體敏感膜材料，如複合型和混合型半導體氣敏材料、高分子氣敏材料，使得這些新材料對不同氣體具有高靈敏度、高選擇性、高穩定性。由於有機高分子敏感材料具有材料豐富、成本低、制膜工藝簡單、易於與其它技術兼容、在常溫下工作等優點，已成為研究的熱點。
二、新型氣體感測器的研製
用傳統的作用原理和某些新效應，優先使用晶體材料(矽、石英、陶瓷等)，採用先進的加工技術和微結構設計，研製新型感測器及感測器系統，如光波導氣體感測器、高分子聲表面波和石英諧振式氣體感測器的開發與使用，微生物氣體感測器和仿生氣體感測器的研究。隨著新材料、新工藝和新技術的套用，氣體感測器的性能更趨完善，使感測器的小型化、微型化和多功能化具有長期穩定性好、使用方便、價格低廉等優點。
套用於建設環境物聯網。氣體感測器在有毒、可燃、易爆、二氧化碳等氣體探測領域有著廣泛的套用，環境問題一直是全國乃至全世界最關心的話題之一，人類賴以生存的環境一直在遭受著嚴重的破壞，如何保護環境就需要建立環境監管機制，建設物聯網成為必要，而氣體感測器作為環境檢測的必備感測器將有助於建設環境物聯網。
感測器是物聯網最核心和最基礎的環節，是各種信息和人工智慧的橋樑，其技術領域中重要門類之一的氣體感測器，橫跨功能材料、電子陶瓷、光電子元器件、MEMS技術、納米技術、有機高分子等眾多基礎和套用學科。高性能的氣體感測器能大大提高信息採集、處理、深加工水平，提高實時預測事故的準確性，不斷消除事故隱患，大幅度減少事故特別是重大事故的發生。能有效實現安全監察和安全生產監督管理的電子化，變被動救災為主動防災，使安全生產向科學化管理邁進。
什麼是氣體感測器？. 測量無色無味、人類感官無法察覺的氣體的存在和濃度的裝置。. 檢測方法有多種，依被測氣體的種類和濃度來使用。. 主要分類. 固態感測器. 電化學感測器. 紅外線感測器. 氣體檢測的工作原理. 測量通過電流而保持高溫的感測元件與氣體 ...
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