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什么是气体传感器?一文了解气体传感器的特性与应用前景
什么是气体传感器?一文了解气体传感器的特性与应用前景

气体传感器在智能家居上的应用



什么是气体传感器

传感器技术是新技术革命与信息社会的重要技术基础,是实现测试自动控制的重要环节,已深入到人们生活的各种领域。随着微电脑与微电子技术的日益普及和应用,对传感器的性能、数量及用途提出了新需求,促使对新型传感器的开发更加重视。

气体传感器是一种可以将气体的某些信息包括浓度和种类转换为可以被操作人员、仪器仪表、计算机等利用的声、电、光或者数字信息的装置,通常被安装于监测系统探测头内的监测系统中,用于现场采集空气数据。通过气体传感器将气体信号转换为电信号,再通过串口通信,传至单片机中进行数据处理。气体传感器是气体监测系统的核心,对气体检测系统起着决定性的作用。

从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。接下来了解一下气体传感器的主要特性:

什么是气体传感器?一文了解气体传感器的特性与应用前景

气体传感器的特性

稳定性

稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。

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灵敏度

灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-oldlimitvalue)或最低爆炸限(LEL-lowerexplosivelimit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。

选择性

选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

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抗腐蚀

抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到最优。


气体传感器的分类

根据工作原理将气体传感器分为物理类、化学类及生物类型三大类。

根据气敏特性可将气体传感器分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、光学式和热导式等类型,主要利用物理效应、化学效应等机理制作成,另外还有声表面波式和光纤式等新型气体传感器,以及微系统(
micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)微型气体传感器,与一体化、智能化和图像化结合的新型专用气体传感器

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半导体气体传感器

半导体气体传感器适用面广,简单易用,在家用燃气检测、智能家电等领域大量应用,是目前气体传感器中应用最为广泛的品种;

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电化学气体传感器

电化学气体传感器

非常适合低浓度毒性气体检测,以及氧气和酒精等无毒气体的检测,目前主要应用在各种工业领域以及道路交通安全检测领域;

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催化燃烧式气体传感器

催化燃烧式气体传感器

适用于可燃气体检测,主要在煤矿领域检测瓦斯使用;

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红外气体传感器

红外气体传感器适用于检测甲烷、二氧化碳等气体,在目前的实际应用中以二氧化碳产品应用居多、范围更广,主要应用在暖通空调与室内空气质量监控、工业过程及安全防护监控、农业及畜牧业生产过程监控等领域。

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气体传感器的应用

人们在日常生活和生产活动及动植物的生长过程均与周围环境气氛的变化紧密相关。如果空气中缺少氧气会使人感到窒息,空气中含有有毒气体会带来更大的危害;如果有可燃气体的泄露则会引起爆炸和火灾。在各类企业特别是石油化工、煤矿、汽车等企业中,使用的气体原料和产生的气体数量和种类不断增加。因此,高性能气体传感器近年来成为国内外研究的重点和热点。

环境问题一直是全国乃至全世界最关心的话题之一,人类赖以生存的环境一直在遭受着严重的破坏,如何保护环境就需要建立环境监管机制,建设物联网成为必要,而气体传感器作为环境检测的必备传感器将有助于建设环境物联网。

传感器是物联网最核心和最基础的环节,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。能有效实现安全监察和安全生产监督管理的电子化,变被动救灾为主动防灾,使安全生产向科学化管理迈进。

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选用技巧

气体传感器类型有成百上千种,针对不同的气体传感器可能有不同的选用技巧,用户在选择气体传感器的时候如果自己不是很清楚可以咨询传感器厂家的技术人员,让他们为你选择合适的气体传感器,或者请传感器技术人员上门对接以便更好的选择气体传感器。


公司简介

慧闻科技是一家从事智能传感器研发、生产和销售,同时提供人工嗅觉解决方案的企业。公司于2014年由来自前NASA的科学家团队在苏州成立,目前已研发出针对多种有毒有害气体(如甲醛、酒精、氨气、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、甲烷、TVOC 等)的传感器芯片及相应的检测模块,在昆山建成了MEMS气体传感器、热电堆温度传感器、柔性压力传感器、红外CO2传感器模组、激光PM2.5传感器生产线,目前其它MEMS传感器也将陆续量产。目前公司与中科院、清华等单位共同承担科技部“面向新一代人工智能的新型感知器件和芯片技术”的重大科技专项,与姑苏实验室合作开展人工嗅觉平台研发项目。


公司开发的多通道气体传感阵列芯片及其检测系统具有功耗低、体积小、灵敏度高、选择性好、智能化、可集成等诸多优点。目前通过集成于智能手机中,使手机具有“嗅觉”功能,可对环境气体进行自动识别和定量检测。目前,公司已经申请发明专利及软件著作权九十多项,四十多项已获得授权。公司接下来在不断拓展传感器检测气体种类的同时,还将在精准识别、精确检测上不断完善,让微型模块化的“电子鼻”系统能够集成到越来越多的智能终端设备中,积极拓展在人工嗅觉领域的应用。


公司的使命是“智慧感知、健康生活”,为客户和社会持续创造最大价值。公司内部树立了“专业致精,管理规范,服务至诚,追求卓越”的质量方针和“环保优先、安全第一、质量至上、以人为本”的质量健康安全环保的理念。



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