气体传感器的发展现状与应用领域
作为嗅觉传感的核心元件，气体传感器适用于环境监测、公共安全、医疗卫生、食品安全和军事航天等领域，具有广阔的应用前景。本文简单阐述气体传感器技术发展现状和目前气体传感器主要应用领域。
嗅觉是五种基础感知之一，作为嗅觉传感的核心元件，气体传感器能感知环境中气氛的种类与浓度。在发展过程中，开发具有高敏感度（Sensitivity）、高选择性（Selectivity）、高稳定性（Stability）、快响应时间（Speed）、 低功耗（Power）和低成本（Cost）的特性的气体传感器是主要目标。随着物联网、微纳加工技术与人工智能技术的发展，利用气体传感器阵列（模拟生物嗅觉中的嗅觉感受器）与人工智能算法（模拟生物嗅觉中的嗅觉神经系统）构建的人工嗅觉技术在更多的领域中发挥重要作用，实现气体传感器从功能实现到性能提升到智能化 的发展路线。积极探索气体传感器的新原理、新材料、新机制和新器件，对全面提升人工嗅觉性能、拓展人工嗅觉使用范围具有重要的科学意义和实用价值。
气体传感器技术发展现状
（一）气体传感器分类
气体传感器根据工作原理分为直接测量敏感材料电学性能变化的电学型气体传感器和间接测量气体种类与浓度的光学型气体传感器。
电学型气体传感器包括半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、石英微天平型气体传感器与声表面波型气体传感器。半导体气体传感器主要根据半导体敏感材料与气体发生反应，导致敏感材料的电子发生得失，从而改变气敏材料的电学性能，通过检测其电学性能的变化即可准确地检测气体，由于其制作简单、操作简洁、成本低廉、易于微型化装配等特点而受到了广泛的关注，但其响应为广谱响应模式，导致其选择性不高。电化学气体传感器是将测量对象气体在电极处氧化或还原形成电流，通过检测电流的大小即可确定气体浓度，具有响应准确度高、一致性好的特点，但其寿命较短。催化燃烧式气体传感器是利用可燃气体催化燃烧产生热效应的原理实现响应，具有输出信号线性好、指数可靠、价格便宜、不会与其他非可燃性气体发生交叉敏感等特点，主要用于可燃性气体响应。石英微天平与声表面波型气体传感器属于频率型器件，即敏感材料与气体反应后的电学性能改变会使得整体器件的频率发生变化，特别是声表面波传感器具有抗干扰能力强、环境适应性强、无线无源、使用寿命长等优点，适合用于难以维护或需要长期工作的场合。
间接测量型气体传感器主要是红外气体传感器。红外气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系来检测气体组分并确定其浓度的气体传感装置。该类型的传感器不需要与待测气体直接接触，适用于一些特种环境中的测试，如高污染环境、文物保护等。
（二）气体传感器的应用
国内气体传感器在应用领域上经历了从工业气体的监测到环境气氛监测的过程。同时，气体传感器应用经历了从单个传感器的使用，到阵列化模组的使用，到基于物联网的智能器件的使用。
目前，气体传感器主要应用领域为：
室外环境污染物监测
主要检测氮氧化物、二氧化硫、硫化氢等气体。主要采用电化学型气体传感器，该传感器具有灵敏度高，精度高等特点，但相对寿命较短、成本较高。
室内环境污染物监测
主要监测气体挥发性有机污染物（甲醛、苯等）。主要采用半导体气体传感器，该传感器具有成本低廉、响应迅速的特点。
密闭环境气氛监测
例如军事领域中潜艇、航天领域中航天器舱内环境的监测，主要监测氧气、二氧化碳、氮氧化物等。主要采用半导体气体传感器与红外光谱气体传感器。
易燃易爆气体的监测
如：矿井坑道中对于甲烷气体的监测；新型氢能源领域（氢能源站、氢动力汽车等）对于氢气的监测。在该应用方向中，主要采用催化燃烧式气体传感器，该传感器具有选择性好，灵敏度高、响应迅速的特点。
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