氣體傳感器有哪些種類(lèi)

氣體傳感器作為現(xiàn)代工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居等領(lǐng)域不可或缺的檢測(cè)工具，其種類(lèi)繁多且應(yīng)用場(chǎng)景各異。根據(jù)檢測(cè)原理、目標(biāo)氣體及技術(shù)特點(diǎn)的不同，氣體傳感器可分為以下幾大類(lèi)，每種類(lèi)型在靈敏度、選擇性、成本及適用環(huán)境上均有顯著差異。

一、半導(dǎo)體氣體傳感器

原理：利用金屬氧化物(如SnO?、ZnO)半導(dǎo)體材料在接觸目標(biāo)氣體時(shí)電阻變化的特性。當(dāng)氣體吸附于材料表面，會(huì)與氧發(fā)生反應(yīng)，改變材料的導(dǎo)電性。

特點(diǎn)：成本低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快，但選擇性較差，易受溫濕度干擾。

應(yīng)用：家用燃?xì)鈭?bào)警器(如甲烷、液化氣檢測(cè))、工業(yè)VOCs監(jiān)測(cè)。例如，百度百科提到的“MQ系列”傳感器即屬此類(lèi)，廣泛用于煙霧報(bào)警。

二、電化學(xué)氣體傳感器

原理：通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將氣體濃度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。傳感器內(nèi)部包含電解液和工作電極，目標(biāo)氣體在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

特點(diǎn)：高選擇性、低功耗，適合ppm級(jí)檢測(cè)，但壽命受電解液干涸限制(通常2-3年)。

應(yīng)用：有毒氣體檢測(cè)(如CO、H?S)、車(chē)載空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)。據(jù)Elecfans報(bào)道，電化學(xué)傳感器在工業(yè)安全領(lǐng)域占比超40%。

三、催化燃燒式傳感器

原理：基于可燃?xì)怏w在催化劑表面燃燒導(dǎo)致溫度變化，通過(guò)惠斯通電橋測(cè)量電阻變化。

特點(diǎn)：僅適用于爆炸下限(LEL)范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w，輸出線性好，但需氧氣參與。

應(yīng)用：石油化工、礦井中的甲烷、丙烷監(jiān)測(cè)。百度文章提到，此類(lèi)傳感器是礦用瓦斯檢測(cè)的核心部件。

四、紅外光學(xué)傳感器(NDIR)

原理：利用氣體對(duì)特定紅外波段的吸收特性，通過(guò)測(cè)量透射光強(qiáng)衰減計(jì)算濃度。

特點(diǎn)：高精度、抗中毒、壽命長(zhǎng)，但成本較高且對(duì)非極性氣體(如H?)無(wú)效。

應(yīng)用：溫室氣體監(jiān)測(cè)(CO?、CH?)、汽車(chē)尾氣分析。例如，智能家居中的CO?傳感器多采用NDIR技術(shù)。

五、光離子化傳感器(PID)

原理：使用紫外線燈電離氣體分子，通過(guò)檢測(cè)離子電流確定濃度。

特點(diǎn)：可檢測(cè)ppb級(jí)VOCs，響應(yīng)快，但無(wú)法區(qū)分化合物種類(lèi)。

應(yīng)用：環(huán)保部門(mén)的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)、化工泄漏應(yīng)急響應(yīng)。

六、超聲波氣體傳感器

原理：通過(guò)測(cè)量氣體中超聲波傳播速度的變化來(lái)檢測(cè)成分或流速。

特點(diǎn)：非接觸式、耐腐蝕，但精度受環(huán)境噪聲影響。

應(yīng)用：天然氣管道流量監(jiān)測(cè)、醫(yī)療呼吸分析。

七、MEMS氣體傳感器

技術(shù)革新：微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)將傳感器微型化，集成加熱、傳感單元于芯片。

優(yōu)勢(shì)：體積小、功耗低，適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。例如，百度2024年報(bào)道指出，MEMS傳感器在智能穿戴設(shè)備中增長(zhǎng)迅猛。

八、其他新興技術(shù)

1. 石墨烯傳感器：利用石墨烯的高導(dǎo)電性和大比表面積，提升靈敏度和響應(yīng)速度，目前處于實(shí)驗(yàn)室階段。

2. 仿生嗅覺(jué)傳感器：模擬生物嗅覺(jué)機(jī)制，如基于熒光染料的“電子鼻”，可識(shí)別復(fù)雜氣味混合物。

選型與應(yīng)用場(chǎng)景建議

- 工業(yè)安全：催化燃燒式(可燃?xì)怏w)+電化學(xué)(有毒氣體)組合。

- 環(huán)境監(jiān)測(cè)：NDIR(CO?)+ PID(VOCs)多參數(shù)聯(lián)動(dòng)。

- 消費(fèi)電子：MEMS半導(dǎo)體傳感器(成本與體積優(yōu)先)。

通過(guò)上述分類(lèi)可見(jiàn)，氣體傳感器的技術(shù)路線與其應(yīng)用需求深度綁定。用戶需根據(jù)檢測(cè)目標(biāo)、環(huán)境條件及預(yù)算綜合權(quán)衡，而技術(shù)進(jìn)步正持續(xù)拓寬其應(yīng)用邊界，從工業(yè)安全到個(gè)人健康管理，扮演著愈發(fā)關(guān)鍵的角色。