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气体传感器的应用领域以及如何正确选择传感器

时间:2020-01-16 16:30来源:www.winsensor.com 作者:郑州炜盛科技 点击:

气体传感器的用途十分广泛,它可以作为一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。目前在市场上,有多种多样的气体传感器类型,如CO一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、MEMS气体传感器、氨气传感器、烟雾传感器、氢气传感器、臭氧气体传感器、甲醛传感器、NO2传感器和O2氧气传感器等,它们的应用也十分地广泛。综合来看,各类气体传感器在民用、工业、环境检测等方面都有着广泛的应用。

民用领域的气体传感器应用

目前,民用领域是半导体金属氧化物气体传感器的主要应用领域。这主要是因为半导体金属氧化物气体传感器的价格便宜,性能也能满足家庭报警器的要求。

具体来说的话,气体传感器在民用领域的应用主要体现在:厨房里,检测天然气、液化石油气和城市煤气等民用燃气的泄漏,通过检测微波炉中食物烹调时产生的气体,从而自动控制微波炉烹调食物;住房、大楼、会议室和公共娱乐场所用二氧化碳传感器、烟雾传感器、甲醛传感器和氧气传感器等,控制空气净化器或电风扇的自动运转;在一些高层建筑物中,气体传感器还可以用于检测火灾苗头并报警。

工业领域应用中的气体传感器

如今,在工业领域,气体传感器主要应用在石化工业中。一些二氧化碳传感器、氨气传感器、一氧化氮传感器等都能用在检测二氧化碳、氨气、一氧化碳等有害气体的具体应用中。另外,可用来检测半导体和微电子工业的有机溶剂和磷烷等剧毒气体;电力工业方面,氢气传感器能够检测电力变压器油变质过程中产生的氢气;而在食品行业,气体传感器也可以检测肉类等易腐败食物的新鲜度;在汽车和窑炉工业检测废气中氧气,酒精传感器对于公路交通检测驾驶员呼气中乙醇气浓度等方面,也有着广泛的需求。

环境监测领域中气体传感器的应用

当然,涉及到最为贴近生活的环境监测领域,自然也离不开气体传感器。例如,用PM2.5传感器可以及时有效的检测大气中的雾霾;用VOC传感器可以检测装修原材料散发的有毒有害等气体;用传感器检测氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氢等引起酸雨的气体;二氧化碳传感器、SO2传感器、臭氧传感器、氟里昂等检测温室效应气体、汽车尾气和空气质量等。

如何正确使用检测设备中的气体传感器?

1、根据气体检测仪的测量对象与气体检测仪的测量环境确定传感器的类型

要用气体检测仪进行—个具体的测量工作,首先要考虑气体检测仪采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使气体检测仪是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的气体检测仪传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和气体检测仪传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;气体检测仪的传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后可燃性气体检测仪再考虑传感器的具体性能指标。

2、灵敏度的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号。

气体传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

3、频率响应特性

气体检测仪的传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。

传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。

在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。

4、线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。

但实际上,任何气体传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便。

5、稳定性

传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。

在选择气体检测仪传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据气体检测仪检测的具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。

气体检测仪的传感器的稳定性有定量指标,在超过气体检测仪的传感器的使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。

在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验。

6、根据传感器的精度来测量

精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。

如果气体检测仪的测量目的是定性分析的,选用重复精度高的气体检测仪的传感器即可,气体检测仪传感器不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了气体检测仪的定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器。

总结

相信,在未来,经过对气体传感器的不断改造,其应用的范围会越来越广泛,我们也将在更多的场合见到气体传感器的应用。