市場上常見的氣體傳感器類型

2021-01-20 電子發燒友
市場上常見的氣體傳感器類型

與非網 發表於 2021-01-17 11:46:59

  傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。氣體傳感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。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調理,通常包括濾除雜質和幹擾氣體、乾燥或製冷處理儀表顯示部分。一般認為,氣體傳感器的定義是以檢測目標為分類基礎的,也就是說,凡是用於檢測氣體成份和濃度的傳感器都稱作氣體傳感器,不管它是用物理方法,還是用化學方法。比如,檢測氣體流量的傳感器不被看作氣體傳感器,但是熱導式氣體分析儀卻屬於重要的氣體傳感器,儘管它們有時使用大體一致的檢測原理。

  早在上個世紀70年代,氣體傳感器就已經成為傳感器領域的一個大系,屬於化學傳感器的一個分支。

  目前流行於市場的氣體傳感器大約有如下一些種類:

  1、半導體式氣體傳感器

  它是利用一些金屬氧化物半導體材料,在一定溫度下,電導率隨著環境氣體成份的變化而變化的原理製造的。比如,酒精傳感器,就是利用二氧化錫在高溫下遇到酒精氣體時,電阻會急劇減小的原理製備的。

  半導體式氣體傳感器可以有效地用於:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多氣體地檢測。尤其是,這種傳感器成本低廉,適宜於民用氣體檢測的需求。

  下列幾種半導體式氣體傳感器是成功的:甲烷(天然氣、沼氣)、酒精、一氧化碳(城市煤氣)、硫化氫、氨氣(包括胺類,肼類)。高質量的傳感器可以滿足工業檢測的需要。

  缺點:穩定性較差,受環境影響較大;尤其,每一種傳感器的選擇性都不是唯一的,輸出參數也不能確定。因此,不宜應用於計量準確要求的場所。

  目前這種傳感器的主要供應商在日本(發明者),其次是中國,最近有新加入了韓國,其他國家如美國在這方面也有相當的工作,但是始終沒有匯入主流!中國在這個領域投入的人力和時間都不亞於日本,但是由於多年來國家政策導向以及社會信息閉塞等原因,我國流行於市場的半導體式氣體傳感器性能質量都遠遜於日本產品,相信,隨著市場進步,民營資本的進一步興起,中國產的半導體式氣體傳感器達到和超越日本水平已經指日可待!

  2、催化燃燒式氣體傳感器

  這種傳感器是在白金電阻的表面製備耐高溫的催化劑層,在一定的溫度下,可燃性氣體在其表面催化燃燒,燃燒是白金電阻溫度升高,電阻變化,變化值是可燃性氣體濃度的函數。

  催化燃燒式氣體傳感器選擇性地檢測可燃性氣體:凡是可以燃燒的,都能夠檢測;凡是不能燃燒的,傳感器都沒有任何響應。當然,『凡是可以燃燒的,都能夠檢測』這一句有很多例外,但是,總的來講,上述選擇性是成立的。

  催化燃燒式氣體傳感器計量準確,響應快速,壽命較長。傳感器的輸出與環境的爆炸危險直接相關,在安全檢測領域是一類主導地位的傳感器。

  缺點:在可燃性氣體範圍內,無選擇性。暗火工作,有引燃爆炸的危險。大部分元素有機蒸汽對傳感器都有中毒作用。

  目前這種傳感器的主要供應商在中國、日本、英國(發明國)!目前中國是這種傳感器的最大用戶(煤礦),也擁有最佳的傳感器生產技術,儘管不斷有各種各樣的代理商在宣傳上幹擾社會對這種傳感器的認識,但是畢竟,催化燃燒式氣體傳感器的主流製造商在國內。

  3、熱導池式氣體傳感器

  每一種氣體,都有自己特定的熱導率,當兩個和多個氣體的熱導率差別較大時,可以利用熱導元件,分辨其中一個組分的含量。這種傳感器已經傳感器地用於氫氣的檢測、二氧化碳的檢測、高濃度甲烷的檢測。

  這種氣體傳感器可應用範圍較窄,限制因素較多。

  這是一種老式產品,全世界各地都有製造商。產品質量全世界大同小異。

  4、電化學式氣體傳感器

  相當一部分的可燃性的、有毒有害氣體都有電化學活性,可以被電化學氧化或者還原。利用這些反應,可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學氣體傳感器分很多子類:

  (1)原電池型氣體傳感器(也稱:加伏尼電池型氣體傳感器,也有稱燃料電池型氣體傳感器,也有稱自發電池型氣體傳感器),他們的原理行同我們用的乾電池,只是,電池的碳錳電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例,氧在陰極被還原,電子通過電流表流到陽極,在那裡鉛金屬被氧化。電流的大小與氧氣的濃度直接相關。這種傳感器可以有效地檢測氧氣、二氧化硫、氯氣等。

  (2)恆定電位電解池型氣體傳感器,這種傳感器用於檢測還原性氣體非常有效,它的原理與原電池型傳感器不一樣,它的電化學反應是在電流強制下發生的,是一種真正的庫侖分析的傳感器。這種傳感器已經成功地用於:一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等氣體的檢測之中,是目前有毒有害氣體檢測的主流傳感器。

  (3)濃差電池型氣體傳感器,具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩側,會自發形成濃差電動勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關,這種傳感器的成功實例就是汽車用氧氣傳感器、固體電解質型二氧化碳傳感器。

  (4)極限電流型氣體傳感器,有一種測量氧氣濃度的傳感器利用電化池中的極限電流與載流子濃度相關的原理製備氧(氣)濃度傳感器,用於汽車的氧氣檢測,和鋼水中氧濃度檢測。

  目前這種傳感器的主要供應商遍布全世界,主要在德國、日本、美國,最近新加入幾個歐洲供應商:英國、瑞士等。中國在這個領域起步很早,但是產業化進程效果不佳。

  5、紅外線氣體傳感器

  大部分的氣體在中紅外區都有特徵吸收峰,檢測特徵吸收峰位置的吸收情況,就可以確定某氣體的濃度。

  這種傳感器過去都是大型的分析儀器,但是近些年,隨著以MEMS技術為基礎的傳感器工業的發展,這種傳感器的體積已經由10升,45公斤的巨無霸,減小到2毫升(拇指大小)左右。使用無需調製光源的紅外探測器使得儀器完全沒有機械運動部件,完全實現免維護化。

  紅外線氣體傳感器可以有效地分辨氣體的種類,準確測定氣體濃度。

  這種傳感器成功的用於:二氧化碳、甲烷的檢測。

  目前這種「傳感器」的供應商在歐洲!中國在這一領域目前是「半」空白!

  6、磁性氧氣傳感器

  這是磁性氧氣分析儀的核心,但是目前也已經實現了「傳感器化」進程。

  它是利用空氣中的氧氣可以被強磁場吸引的原理製備的。

  這種傳感器只能用於氧氣的檢測,選擇性極好。大氣環境中只有氮氧化物能夠產生微小的影響,但是由於這些幹擾氣體的含量往往很少,所以,磁氧分析技術的選擇性幾乎是唯一的!

  老牌工業產品,全世界各地都有製造商。(當然我說的是作為一次儀表的氧氣分析儀,它在一定範圍內可以被看作傳感器。而以純粹傳感器形式生產的這種產品,是最近的事情。)

  7、其他

  隨著人們生活水平的不斷提高和對環保的日益重視,對各種有毒、有害氣體的探測,對大氣汙染、工業廢氣的監測以及對食品和居住環境質量的檢測都對氣體傳感器提出了更高的要求。納米、薄膜技術等新材料研製技術的成功應用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發展。研製能夠同時監測多種氣體的全自動數字式的智能氣體傳感器將是該領域的重要研究方向。
責任編輯人:CC

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容圖片侵權或者其他問題,請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 澳大利亞根據蝴蝶翅膀研發低溫氫氣傳感器
    這種傳感器由沉積在晶片表面的微小空心球製成,球體之間的最大間隙約為2微米科學家研究發現,蝴蝶翅膀上絢麗多彩的顏色一般由色素色、結構色和某些混合色形成。不過,由於這種氣體極易燃燒,因此需要高精度的傳感器來檢測空氣中洩露的微量氫氣。目前的商用氫氣傳感器通過金屬氧化物層與氫相互作用時電阻的變化來檢測氫氣。然而,這類氫氣傳感器通常需要超過150℃的溫度才能工作,而且,它們對其它類型的氣體也很敏感,這限制了其工業應用。
  • 氫氣傳感器的靈感竟來源於蝴蝶的翅膀
    在蝴蝶的翅膀上發現的光子納米結構激發了澳大利亞研究人員的靈感,他們發明了一種新型的、高精確的氫氣測量傳感器。該裝置由墨爾本理工大學的Yilas Sabri和Ahmad Kandjani領導的團隊製造。該傳感器可在氫燃料的安全工業存儲中發揮作用,也可能引導非侵入性醫療診斷新技術的發展。作為一種有前景的可再生能源,越來越多的氫氣被儲存在世界各地的大型設施中。
  • 聚能電暖器吉林供應商八大優勢及常見類型
    聚能電暖器吉林供應商八大優勢及常見類型 ,「hvm0vjw41nc」聚能電暖器吉林供應商八大優勢及常見類型簡單易行經濟節約鍋爐改造後應做到簡單易行,改造涉及的系統越少越好。電磁電鍋爐不通過室外的熱風,自然也就不會有細菌滋生的問題,所以還是比較好用的。
  • 高端晶片及傳感器研發製造商西人馬獲B輪融資
    近日獲悉,高端晶片及傳感器研發製造商西人馬宣布完成B輪融資,由上海金浦創新股權投資管理有限公司、上海國際集團資產管理有限公司和上海上國投資產管理有限公司領投。  西人馬方面表示,B輪融資的完成將推動西人馬繼續加大研發投入、加速產品量產和功能升級、優化供應鏈和服務體系。
  • 空氣汙染檢測專屬設備—PM2.5傳感器
    例如車載淨化器、PM2.5檢測儀、氣體檢測儀、帶淨化功能的空調、抽油煙機、新風系統、煙霧警報器、掃地機、吸塵器、智能垃圾桶、掃地機器人......等等領域都有PM2.5傳感器的身影,可見PM2.5傳感器似乎無處不在。下面工採網小編和大家聊聊空氣汙染檢測專屬設備—PM2.5傳感器!
  • 如果把物聯網比作一個人體 傳感器就是眼耳口鼻舌
    傳感器按照工作原理可以分為兩大類,物理傳感器和化學傳感器。1、物理傳感器力傳感器:壓力傳感器、力矩傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、位置傳感器、流量傳感器、硬度傳感器、密度傳感器等;光傳感器:可見光傳感器、紅外線傳感器、紫外線傳感器、圖像傳感器、光纖傳感器等;聲傳感器:聲波傳感器、超聲波傳感器、次聲波傳感器等;電傳感器:電流傳感器
  • 傳感器行業中的洞頭元素
    傳感器 三足鼎立 洞頭最早從事傳感器研發和生產始於1976年的洞頭電機廠,當時全國只有兩家,一家在上海,一家在洞頭,當時是從撬開西門子的產品進行解剖和仿製,元件、外殼、電子線路都是摸著石頭過河,終於探索出一條路子,也因此在洞頭這個行業曾經解決了一萬人以上的溫飽問題,最初的三家最大的傳感器企業就是華僑電器、謝氏電器和海光電器,由於企業的穩定和其中有集體性質的企業,很多人都以在這裡上過班為榮
  • 指紋識別技術:發展前景及四大類型匯集
    由於指紋識別技術的民用較之刑偵應用更易普及,市場容量更大,所以具備大規模推廣的基礎。在西方國家,指紋識別技術已進入大規模民用階段。美國洛杉磯在1990年使用了世界上第一套救濟金發放指紋識別系統;全球首家虛擬銀行SFNB(安全第一網絡銀行)也實施了以指紋識別技術為基礎的保障安全性項目,藉此增強交易的安全性。  指紋識別由於其技術的成熟和成本降低,開始徹底走向民用。
  • 指紋識別技術的發展前景及四大類型
    通過指紋識別技術在市場中不斷的推廣與應用,指紋識別企業發現指紋識別技術的真正市場應該是民用市場。因為民用指紋識別技術是「可知主體」的,「比對」速度較快,準確率高。它伴隨著越來越多的電子設備,如PC、ATM提款機、門禁控制系統等,正在進入我們的日常生活。  從趨勢來看,民用化的指紋識別技術最終將取代安全性方便性都有缺陷的身份識別碼和密碼,用於阻止非授權的訪問。
  • 豪威科技發布OV32B圖像傳感器
    ,當日在CES召開之前發布了OV32B圖像傳感器,其像素尺寸為0.7微米,可提供3200萬像素解析度,並採用1/3英寸光學格式。此外,這款傳感器還集成了四合一彩色濾光片陣列和片上硬體像素還原算法,可實時提供高質量的3200 萬像素Bayer輸出——對於競爭對手來說,以1/3英寸的光學格式實現這一功能難度很大。
  • OPPO測試大底傳感器!或稱索尼IMX789傳感器
    同時,OPPO Reno5 Pro+還配備了與索尼聯合開發的旗艦傳感器IMX766,1/1.56英寸大底,單1.0μm大像素,搭配自研月光夜景視頻算法,進光量對比IMX586提升63.8%,視頻拍攝更亮更清晰。基於此,全新的OPPO Reno5 Pro+帶來了令人關注的拍攝功能支持。
  • 【趨勢】日經:華為供應受限,索尼和三星圍繞圖像傳感器的拉鋸戰...
    在5G智慧型手機競爭日益激烈的同時,對圖像傳感器市場領導地位的爭奪也在加劇。「索尼保持著謹慎的立場,而三星正在發起一場投資攻勢,仿佛現在是他們的機會,」一名圖像傳感器生產設備供應商的官員表示。「兩家公司正在展示完全不同的策略。」該供應商在8月和9月獲得了幾筆大訂單,所有訂單都來自三星。
  • 一個簡單的傳感器測量技術 淺談CMOS和CCD傳感器的區別
    測量通常在傳感器晶片上進行。 我們快速回顧一下IC的一些基礎知識。 切開CCD,會發現CCD的結構就像三明治一樣,第一層是微型鏡頭,第二層是分色濾色片,以及第三層感光匯流片。 從這一行電荷包依次移動到片上放大器進行測量。一旦清空,串行寄存器就會被另一個並行寄存器的行移位重新填充,循環重複。 所以,對近乎完美的電荷轉移的需求,造成了CCD圖像傳感器的製造複雜化。 CMOS傳感器剛好避免了這個問題。最簡單的CMOS成像儀使用沒有放大的像素,每個像素由一個光電二極體和一個MOSFET開關組成。
  • TweetFit - 融合多種社會媒體和傳感器數據進行健康檔案學習
    然而,這些研究中的大部分工作本質上都是描述性的,不研究社交媒體和穿戴式傳感器數據的整合。考慮到大多數在網際網路中活躍的成年人在日常生活中積極使用四種以上的媒體服務(GlobalWebIndex,2016),可穿戴式傳感器的數據可用性很廣,將來自不同社交網絡的多模態內容與傳感器數據進行聯合處理似乎是合理的(Jain和Jalali 2014)。
  • 運用在掃地機器人灰塵識別感應中的灰塵傳感器
    隨著掃地機器人行業不斷的成熟,市場接受度也越來越高。而且掃地機器人已經在越來越多的家庭中使用,甚至成為了一部分家庭不可或缺的家庭電器。下面工採網小編和大家一起走進掃地機器人的世界,看看傳感器在這個領域又有著怎麼的應用。掃地機器人可以稱為迷你的吸塵器,但是它比手持吸塵器智能之處在於可以自主完成清潔工作。
  • 韋爾轉債:圖像傳感器晶片龍頭持續發力
    AA+/AA+級;債券轉股價格222.83元,轉股價值98.73元(截至2020年12月25日);票息為年化利率1.08%,到期補償利率10%,屬於新發行轉債適中水平,按6年期AA+中債企業債到期收益率4.33%的貼現率計算,債底為89.13元,純債價值位於中上水平。
  • 拿有害氣體「白血病」門,來回饋國人信任?
    車主:拿有害氣體「白血病」門,來回饋國人信任?我相信每個人都聽說過,奧迪最近發生的白血病事件。在這樣激烈的車主的抗議下,我們都希望奧迪能給出滿意的答覆,即使只是一句話,但是現在大家只能是失望了,奧迪至此都從未做過任何官方回應,這對廣大的消費者來,無疑是非常的傷心的。
  • 1英寸傳感器的變革 可拍4K尼康J5評測
    時至今日,尼康J系列產品已經發展到了第五代,雖然每一代產品都採用的是1英寸的傳感器,但是每一代產品相對上一代產品都有著較大程度的升級,特別是尼康推出J系列五年之後的這一款產品:尼康1 J5。尼康J5(白色款)  此前尼康推出J系列和V系列兩條微單路線,更大程度上是想將自家的微單進行市場細分:J系列偏向入門級、V系列偏向專業級。
  • 分析指紋識別四大類型技術
    指紋圖像的獲取技術主要有4種類型:光學掃描設備(例如微型三稜鏡矩陣)、溫差感應式指紋傳感器、半導體指紋傳感器、超聲波指紋掃描。