气体传感器的特性和种类介绍
什么是气体传感器？
气体传感器是气体检测仪的核心部件，通常安装在检测探头内。从本质上讲，气体传感器是一种将特定气体体积分数转换成相应的电信号的转换器。探头利用气体传感器对气体样品进行调节，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或冷冻处理、样品泵，甚至对样品进行化学处理，使化学传感器能够进行更快的测量。
气体传感器的特性
通常，气体传感器具有以下特性：
1.稳定性
稳定性是指气体传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性 ，取决于零漂移和区间漂移。零漂是指在没有气体的情况下，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指放置在气体中的传感器输出响应的变化，表现为工作时间内传感器输出信号的减小。理想情况下，传感器的年零漂移在连续工作条件下小于 10%。
2.灵敏度
灵敏度是指气体传感器的输出变化与被测输入变化的比值，主要取决于传感器结构所采用的技术。大多数气体传感器是使用生物化学、电化学、物理和光学设计的。气体传感器的灵敏技术必须具有足够的灵敏度以检测阈限值（TLV）或爆炸下限（LEL）。
3.选择性
选择性也称为交叉敏感性。可以通过测量一定浓度的干扰气体引起的传感器响应来确定。该响应相当于对一定浓度的气体产生的传感器响应。这一特性在跟踪多种气体的应用中非常重要，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，而理想的气体传感器通常具有高灵敏度和高选择性。
4.耐腐蚀
耐腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数气体的能力。当大量气体泄漏时，探头应能承受10～20倍气体体积分数。当恢复到正常工作条件时，传感器漂移和零位校正值应尽可能小。
气体传感器的四大基本特性主要由材料的选择决定。选择合适的材料并开发新材料以优化气体传感器的灵敏度。
气体传感器的种类
气体种类繁多，性质各异，因此气体传感器的种类也很多。
让我们看看几种典型的气体传感器：
1.半导体气体传感器
半导体气体传感器可分为电阻式和非电阻式（结型、MOSFET型、电容型）。电阻式气体传感器的原理是气体分子引起敏感材料的电阻变化；非电阻式气体传感器主要包括M(s)二极管、结型二极管和场效应晶体管(MOSFET)，它利用敏感气体会改变MOSFET导通电压的原理，原理结构与ISFET相同（离子敏感场效应晶体管）。
2.固体电解质气体传感器
固体电解质是具有与电解质水溶液相同的离子电导率特性的固体物质，用作气体传感器时就是电池。它不需要气体通过透气膜溶解在电解液中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。该传感器由于具有高电导率、良好的灵敏度和选择性，已广泛应用于石化、环保、矿业、食品等领域。
3.红外气体传感器
由不同原子组成的分子具有独特的振动和旋转频率。当它们被相同频率的红外线照射时，会发生红外线吸收，从而引起红外光强度的变化。可以通过测量红外强度的变化来测量气体浓度。
需要说明的是，振动和旋转是两种不同的运动形式，这两种运动形式会对应不同的红外吸收峰。此外，振动和旋转本身也具有多样性，因此，一般情况下，一个气体分子会有多个红外吸收峰。根据单个红外吸收峰的位置，我们只能确定气体分子中有哪些基团。准确判定气体类型取决于气体在中红外区的吸收峰位置，即气体的红外吸收指纹图谱。
但是，当环境条件已知时，可以根据单个红外吸收峰的位置粗略判断气体的种类。由于绝对零以上的所有物质都会产生与温度正相关的红外辐射，因此，像催化元素一样，为了消除环境温度变化引起的红外辐射变化，红外气体传感器将由一对红外探测器组成.
4.催化燃烧气体传感器
通常， 直径为15um、20um或30um的高纯度铂金线圈以球体形式包裹有负载型催化剂。在一定温度下，当可燃气体与球体接触时，气体与球体表面吸附的氧发生反应，产生剧烈的无焰燃烧反应。反应放出的热量使铂线圈的温度发生变化，从而导致电阻发生变化。可以通过测量气体浓度来测量电阻。
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