电学类气体传感器;是由材料的电信号随着气体浓度变化而变化的特性制作而成,电学类气体传感器又可以分为电阻式气体传感器和非电阻式气体传感器。
电学类气体传感器;是由材料的电信号随着气体浓度变化而变化的特性制作而成,电学类气体传感器又可以分为电阻式气体传感器和非电阻式气体传感器。前者又可以分为热导式、接触燃烧式和半导体气体传感器。后者就是根据材料的电流或者电压随气体浓度变化的特性制成。接触燃烧式的气体传感器只适用于可燃烧的气体,它主要原料是Pt丝和催化剂材料(Pd、Pd-Al2O3、CuO)。可燃气体接触表面催化剂时燃烧、放热,燃烧热与气体浓度有关,这类传感器的应用面积广、体积小、结构简单、稳定性好,缺点是选择性差。
半导体气体传感器可以检测的气体种类多、制作成本低以及使用寿命长是世界上产量最大应用最广的传感器之一在气体传感器中约占60%。不仅如此半导体气体传感器还具有响应灵敏、恢复响应时间短、操作简单方便等优点,然而由于这种传感器对气体的选择性差出现误报的几率也会比其他传感器大很多,对于气体选择性可以在敏感电极材料中掺杂其他的材料进行改性处理;另外一个缺点是如果长时间不用,它就会由于检测不到反应气体传感器敏感器件因为发生氧化而进入休眠状态,对被测气体不再做出响应。
光学类气体传感器;它是气体传感器体系中的一种,虽然光学气体传感器的发展最晚但是它却是发展最快的一种。根据气体的光学特性检测气体的成分及浓度,可以分为光干涉式、光离子化式、红外吸收式、化学发光式、可见光吸收光度式和试纸光电光度式气体传感器。主要以红外吸收型气体分析仪为主,由于不同气体的红外吸收峰不同,通过测量和分析红外吸收峰来测量气体,目前最新动向是研制开发了流体切换式、流程直接测定式和傅里叶变换式在线红外分析仪。另外光学式气体传感器还包括光线荧光式和光纤波导式。红外光谱法可以在不消耗气体的情况下精确的检测气体,同时也具有高的灵敏度、抗污染性和抗振性,误报率低,但成本高且装置复杂操作时间长。
电化学式气体传感器;它是通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应,然后是疏水屏障层,最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应,以形成充分的电信号,同时防止电信号漏出传感器。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应,传感电极可以采用氧化机理或者还原机理,这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极之间连接的电阻器,与被测气体浓度成正比的电流会在正极与负极之间流动。测量该电流即可确定被测气体的浓度,由于该过程中会产生电流,电化学传感器又被称为电流型气体传感器或者微型燃料电池。本次课题研究的就是这种电流型气体传感器。在实际应用中,由于电极表面连续发生电化学反应,传感电极电势并不能保持恒定,在经过一段较长的时间后,它会导致传感器性能的退化,为了改善传感器的性能,人们引入了参考电极。参考电极安装在电解质中,与传感电极邻近,固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值,参考电极间没有电流流动,气体分子与传感电极发生反应,同时测量反电极,测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器对被测气体有针对性。其中定电位电解式传感器除了经常用来检测CO、NO、O2、SO2还可以检测出血液中的氧浓度。具有高灵敏度,但使用寿命短一般在1-2年,除此之外它对干扰气体也会发生响应导致误报。