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气体传感器扫盲:光学、半导体、电化学哪个更强?

发布时间:2023-05-23 浏览:1083次

气体传感器广泛应用于工业、生活的各个领域,如石油、化工、钢铁、冶金、矿山、环保、市政、医疗、食品等诸多领域。近年来,随着互联网与物联网的高速发展,气体传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应用突飞猛进,大幅扩展了应用空间,需求量也发生数量级的改变。 

光学式气体传感器和半导体气体传感器以及电化学气体传感器是目前常见的三种气体传感器。

光学气体传感器

光学式气体传感器利用光学原理进行气体测量,通过测量红外线吸收量来得出气体的浓度。当含有颗粒的空气进入传感器后,尘埃粒子会在光敏感区受到光的照射,产生光脉冲信号,经过转换和放大后得到粒子个数和质量浓度。这种传感器具有高精度、抗干扰和稳定性强的特点,适用于检测CO2、HC、NOx、SO2等气体和粉尘。

半导体气体传感器

半导体气体传感器则是利用半导体阻值的变化来检测气体成分或浓度。根据物理性质的不同,半导体气体传感器可分为电阻型和非电阻型两种。

电阻型传感器利用半导体接触气体时阻值的改变来检测气体,而非电阻型传感器则通过气体的吸附和反应来改变半导体的某些特性,从而进行气体检测。半导体气体传感器具有成本低、技术门槛低、适用面广的特点,随着技术的发展,产品的小型化、低功耗和大批量制造也得到了很大的改进。然而,半导体气体传感器也存在一些问题,如易受背景气体和温度干扰、选择性差、稳定性较差和功耗较高等。

电化学气体传感器

电化学气体传感器则是基于氧化还原反应原理进行气体测量的传感器。它通过测量气体在电极处的氧化或还原反应所产生的电流来检测气体浓度。根据不同的工作原理,电化学气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式。以往的电化学气体传感器通常需要昂贵的金属催化剂,并且使用寿命有限。然而,近年来出现了可印刷的长寿命电化学气体传感器,它们具有更小的体积和更长的寿命。

相较于光学技术而言,电化学技术的发展较早,技术成熟度较高。电化学气体传感器具有低功耗和高灵敏度的优点,具备较为全面的技术和产品。它们的体积小、功耗低,能够对气体进行敏感的检测。然而,电化学气体传感器也存在一些问题,如易受干扰、寿命较短和长期稳定性不佳等。

针对光学式气体传感器、半导体气体传感器和电化学气体传感器这三种常见的气体传感器,每种传感器都有其独特的特点和应用场景。

光学式气体传感器由于采用光学原理,具有高精度、抗干扰和稳定性强的优点。它们适用于检测CO2、HC、NOx、SO2等气体以及粉尘。然而,由于光学原理的应用较晚、难度较大和价格较高,光学式气体传感器在市场上的份额相对较低。

半导体气体传感器具有成本低、技术门槛低和适用面广的特点。随着技术的进步,半导体气体传感器实现了小型化、低功耗和大批量制造,产品的一致性得到了显著提高。然而,半导体气体传感器在一些方面存在一些问题,如易受背景气体和温度干扰、选择性差、稳定性较差和功耗较高等。

电化学气体传感器是基于氧化还原反应原理进行气体测量的传感器。它们具有低功耗和高灵敏度的优点,并且技术发展较早,成熟度较高。近年来,出现了可印刷的长寿命电化学气体传感器,具备更小的体积和更长的寿命。然而,电化学气体传感器容易受到干扰,寿命相对较短,并且长期稳定性不佳。


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