隨著人們生活水平的不斷提高和對環(huán)保的日益重視，對各種有毒、有害氣體的探測，對大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測以及對食品和居住環(huán)境質量的檢測都對氣體傳感器提出了更高的要求。納米、薄膜技術等新材料研制技術的成功應用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發(fā)展。研制能夠同時監(jiān)測多種氣體的全自動數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領域的重要研究方向。氣敏傳感器的檢測方式主要有接觸燃燒式、氣敏半導體式、光下涉式、紅外吸收式、熱導率式、電量式、隔膜離子電極式、定電位電介式、催化反應熱式等。
它是根據(jù)具有還原性氣體的濃度增加時，其電阻值變小的原理而工作的。在清潔的空氣中，傳感器的電阻不變。專門提高使用氣體的安全性而研制的電路，這個電路主要由氣敏傳感器、蜂鳴器、變壓器、指示燈等元件組成。當室內(nèi)的氣體濃度(如C0氣或液化石油氣等)達到為可以爆炸的最低極限的1/5~1/40程度時，能由蜂鳴器發(fā)出警報，提醒人們馬上注意使用狀態(tài)并檢查是否漏氣。氣體濃度升高，氣敏傳感器本身電阻隨之減小，流過和傳感器串聯(lián)的蜂鳴器電路中的電流變得足夠大，它能驅動蜂鳴器的電流線圈，使蜂鳴器振動發(fā)出警報。這種氣敏傳感器還可以用于城市氣體警報器，自動換氣閥門和火災報警器等。
傳感器由兩個并列的光學系統(tǒng)組成，一個叫比較腔，另一個叫測量腔，兩腔以一定的周期同時或交替開閉光路，在測定腔光路中導入被測氣體。由于被測氣體特有的波長吸收，從而使透過測定腔這一光路而進入紅外檢測器的光通量減少，氣體濃度越高，透過的光通量的減少也越多，入射列傳感器的光通量也就減少。由于透過比較腔一側的光通量一定，進入傳感器的光通量也一定，因此，被測氣體濃度越高，通過測量腔和比較腔的光通量差也就越大。由于測量腔和比較腔以一定的周期同時開閉，這個光通量差作為光通量振幅射入傳感器。光通量的振動被傳感器內(nèi)封入的氣體吸收變成溫度的周期變化，而在密閉的容器內(nèi)義變成壓力的周期變化。這種壓力變化用電容式微音器來探測，再經(jīng)放大、整流，最后由電流計指示出氣體濃度。
新房裝修的有害氣體檢測，研究表明，新裝修居室90%以上的有害氣體都嚴重超標，以甲醛為例，新居初裝完成時含量都在2.5ppm以上，有的高達十幾甚至幾十ppm。在新版《室內(nèi)空氣質量標準》(GB/T 18883-2022)中，規(guī)定甲醛含量1小時平均值應不超過0.1mg/m。
除甲醛外，影響室內(nèi)空氣質量的氣體還有很多，二氧化碳、臭氧、VOCs等等，這些都是氣體傳感器的檢測對象。將氣體傳感器與空調(diào)、空氣清新機、空氣凈化器等融為一體，達到內(nèi)室污染檢測與治理相結合的目的是當前最普遍的一種應用方式。
就產(chǎn)品特點而言，半導體氣體傳感器以響應恢復快、適用檢測氣體種類多、壽命長等優(yōu)點脫穎而出，而電化學氣體傳感器則以靈敏度高、線性度等突出特點獲得青睞。
目的，氣敏傳感器的應用范圍已經(jīng)滲透到包括生產(chǎn)(工業(yè)、研究、農(nóng)林畜產(chǎn))、生活(烹調(diào)、通風、空調(diào))、防災(煤氣泄露、火災)、防范(飲酒控制)、環(huán)保(大氣污染、汽車排放、燃燒控制)、醫(yī)療(呼氣、麻醉氣體的分析等)等領域。氣敏傳感器相當于人的嗅覺，人的嗅覺再靈敏，其感知的對象也足極其有限的，在定最定性上因人而宜，特別是對有毒氣體，只能依靠儀器的檢測。隨著科學技術的不斷進步，氣敏傳感器都具備把被檢測氣體的存在及其濃度變化轉換成電量的功能，尤其是與微處理器配合使用，更提高了它們的功能和擴大了它們的使用范圍。
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)最核心和最基礎的環(huán)節(jié)，是各種信息和人工智能的橋梁，其技術領域中重要門類之一的氣體傳感器，橫跨功能材料、電子陶瓷、光電子元器件、MEMS技術、納米技術、有機高分子等眾多基礎和應用學科。高性能的氣體傳感器能大大提高信息采集、處理、深加工水平，提高實時預測事故的準確性，不斷消除事故隱患，大幅度減少事故特別是重大事故的發(fā)生。能有效實現(xiàn)安全監(jiān)察和安全生產(chǎn)監(jiān)督管理的電子化，變被動救災為主動防災，使安全生產(chǎn)向科學化管理邁進。
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