人体红外热释传感器

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 韩国首尔大学的研究人员从甲虫的翅膀获得灵感，研发出一种柔韧的电子传感器，其能捕捉到一只瓢虫行走时的轻柔脚步声，也可以区分剪力和扭力，就像人体皮肤一样。它还可以绑在手腕上，作为心率监测器使用。29日出版的《自然·材料》杂志对传感器的设计进行了描述。 研究人员解释说，当甲虫休息时，其翅膀上和身体上的两排毛发会通过一种名为范德华力的静电吸引力相互锁定，他们借鉴了甲虫鞘翅间的这种锁合结构，利用交织在一起的“毛发”制成了该电子传感器。“毛发”实际上是直径100纳米、长1微米、外覆导电金属涂层的聚合物纤维。将聚合物纤维层像三明治一样夹在一起，这些纳米“毛发”就会互相吸引并彼此锁定。用聚合物制作的柔软防护层将其“包裹”住，并用电线连接起来，便可作为传感器使用。当按压、揉搓或刷拭传感器时，“毛发”的位置发生改变，传感器的电阻也随之变化。小至5帕斯卡的压力都可被其探测到，这是比最轻的触摸还要柔和的力度。　　据专业人士介绍，这种传感器将在家庭医疗方面起到重要作用。目前，这种“毛发”电子传感器正处在开发阶段，离真正上市面对消费者还有很长的路要走。

瓦斯或称煤层气，实际上是一种非常规天然气，其主要成分是甲烷CH4。CH4瓦斯易爆，煤矿开采时的瓦斯爆炸给人们的生命财产带来严重祸殃，瓦斯直排大气，其温室效应是CO和CO2的多倍。我国煤层瓦斯资源十分丰富，是继俄罗斯和加拿大之后的第三大储量国。据悉，我国煤矿埋深在2 km 以内的瓦斯估计有30×1012 ～35×1012 M3，其热值较高，煤矿瓦斯每立方米可发电1～ 3．2 kW • h。。我国每年煤矿排出的瓦斯总量大约为135亿m3，可产生470亿kWh电能。而现在利用煤矿瓦斯发电产生的发电量仅为20亿kWh左右，大部分瓦斯都被直接排放到大气中，既浪费了资源，也污染了环境。因此大力发展瓦斯发电，不仅能缓解我们能源紧张问题，而且还可以保护环境，取得巨大的经济效应。我国瓦斯发电技术已经比较成熟，尝试和推广瓦斯发电可以拓展瓦斯应用领域，达到“以抽保用，以用促抽”的目的，保证矿井安全生产，保护环境，实现科学发展。国内现在已有多家瓦斯发电厂，相信不久将会更多，瓦斯发电主要关键技术有电控燃气混合器技术，贫燃技术，数字式点火技术，全电子控制技术。电控燃气混合器技术是针对煤矿瓦斯浓度不稳定、压力波动大的特点而采用先进的电子控制系统。首先，发电机组混合器腔内的氧传感器提供精确控制信号，通过步进电机控制空气和瓦斯的流量，实现对空燃比的精确控制，即甲烷与氧气的体积比为1：2。在机组运行过程中，甲烷的含量控制在5％ 一16％爆炸极限之间，电子点火后，甲烷在气缸内充分爆炸做功，内燃机活塞上下往复运动，带动曲轴旋转，从而发电机转子切割磁力线发出电能。这种技术使内燃机无条件地适应了煤矿瓦斯的特点，解决了因瓦斯不稳定而影响发电机组功率波动大的问题。毫无疑问，在电控燃气混合技术中是要用到气体传感器的，只有有气体传感器的存在，才能把气体浓度信号传送给电子控制系统，使电机控制进气量，控制燃烧比，最大的利用热能，适应煤矿瓦斯浓度不稳定、压力波动大的问题。因此好的气体传感器在此技术中至关重要。武汉四方光电科技有限公司（www.gassensor.com.cn）专业生产红外气体传感器和红外气体分析仪器。该公司红外气体传感器采用非分光红外吸收光谱法（NDIR）技术，结合嵌入式的硬件和软件技术，可实现不同浓度、不同气体的高精度连续检测。公司产品已经广泛应用到机动车尾气检测、连续污染物监测系统CEMS、沼气分析、冶金炉气分析、红外可燃气体检测、石油天然气勘探等诸多领域。此外，瓦斯中可能含有H2S和水，这两种气体含量要严格控制,否则对管道及发动机的金属部件产生腐蚀,特别是对铜质及铝质部件腐蚀更为严重，因此，H2S的浓度监测也非常重要，四方光电的产品相信也能派上用场。总之，瓦斯发电在我国这样一个煤炭大国将是一个非常有前景的产业，而气体传感器相信也是推动这一产业进步的技术之一。[color=red]【由于该附件或图片违规，已被版主删除】[/color]

电调制非分光红外(NDIR)气体传感器 本文介绍一种采用电调制红外光源的新型红外气体传感器。该传感器通过采用电调制红外光源，省却了传统方法中的机械调制部件；同时采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感器以及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀金气室及数据采集系统，可以实现SO2、NO、CO2、CO、CH4、N2O等气体的实时测量。一 前言 NDIR红外气体分析仪作为一种快速、准确的气体分析技术，特别连续污染物监测系统（CEMS）以及机动车尾气检测应用中十分普遍。国内NDIR气体分析仪的主要厂家大都采用国际上八十年代初的红外气体分析方法，如采用镍锘丝作为红外光源、采用电机机械调制红外光、采用薄膜电容微音器或InSb等作为传感器等。由于采用电机机械调制，仪器功耗大，且稳定性差，仪器造价也很高。同时采用薄膜电容微音器作为传感使得仪器对震动十分敏感，因此不适合便携测量。随着红外光源、传感器及电子技术的发展，NDIR红外气体传感器在国外得到了迅速的发展。主要表现在无机械调制装置，采用新型红外传感器及电调制光源，在仪器电路上采用了低功耗嵌入式系统，使得仪器在体积、功耗、性能、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。二 NDIR气体分析基本机理 当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律。设入射光是平行光,其强度为I0,出射光的强度为I,气体介质的厚度为L。当由气体介质中的分子数dN的吸收所造成的光强减弱为dI时,根据朗伯--比尔吸收定律: dI/I=-KdN，式中K为比例常数。经积分得:lnI=-KN+α (1) ， 式中:N为吸收气体介质的分子总数 α为积分常数。显然有N∝cl,c为气体浓度。则式(1)可写成: I=exp(α)exp(-KN)=exp(α)exp(-μcL)=I0exp(-μcL) (2)式(2)表明,光强在气体介质中随浓度c及厚度L按指数规律衰减。吸收系数取决于气体特性,各种气体的吸收系数μ互不相同。对同一气体,μ则随入射波长而变。若吸收介质中含i种吸收气体,则式(2)应改为:I=I0exp(-l∑μi ci) (3) 因此对于多种混合气体，为了分析特定组分，应该在传感器或红外光源前安装一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光片，使传感器的信号变化只反映被测气体浓度变化。 以CO2分析为例，红外光源发射出1-20um的红外光，通过一定长度的气室吸收后，经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后，由红外传感器监测透过4.26um波长红外光的强度，以此表示CO2气体的浓度，三 电调制NDIR红外气体传感器关键技术 在设计传感器的光学系统部分时，为了减少红外传感器微弱信号的衰减以及外界信号干扰，将前置放大电路也一并放在光学部件上，并采取了一定的电磁屏蔽措施。为了使气体红外吸收信号具有较好的分辨率，在进行结构设计时,红外光源、气室、红外探测器应设置在同一光轴上。此外为了使得信号足够大，可以使用椭圆型或抛物线型反射镜。红外光源由稳流供电,供电电压和电流根据使用的光源不同而不同。工作时,传感器根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光通过窗口材料入射到测量气室,测量气室由采样气泵连续将被测气体通入测量气室,气体吸收特定波长的红外光,透过测量气室的红外光由红外探测器探测。由于调制红外光的作用红外传感器输出交流的电信号，通过其后的前置放大电路放大后在一次经过高精密放大整流电路，得到一个与被测气体浓度对应的直流信号送入测控系统处理。红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度。红外传感器信号经过测控系统,并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后,给出气体浓度测量值。采用了以下关键技术：1.红外光源及其调制pulsIR,reflectIR等新型电调制红外光源等，升降温速度很快.红外光源发射窗口上安装有透明窗,一方面可以保证发射的红外光波长在特定范围内,适合于对常规的气体如CO2、CO、CH4、NO、SO2等气体进行测量。此外也可以阻止外界环境对光源温度的影响。2.镀膜气室采用气室与外支撑分离的结构，安装时只需将气室固定安装在支撑结构的中心即可。此种结构设计保证了该部件易于装卸﹑更换；同时由于与外支撑分离，进一步减小了外界条件的影响，使仪器能适应复杂环境下工作。此外原来一些需要较长气室的传感器，采用以往方法加工镀膜工艺十分困难，采用此法后将十分容易，成本也将大大降低。传统气室采用了与外支撑一体化设计，具有制造容易﹑安装方便等优点，但受外界温度波动影响较大；其次，由于被分析气体成分复杂，具有一定的腐蚀性，如SO2﹑NOx等，长时间使用后气室极易被污染，直接影响测量精度。3.红外探测器红外探测器，NDIR气体传感器的核心部件，测量精度很大程度取决于传感器的性能高低。本研究采用高灵敏度红外传感器，例如TPS2534Gx/Gy,TPS4339Gw/Gx/Gy/Gz,在其封装上固定安装有针对不同气体的窄带干涉滤光片,可以实现对不同气体的测量。为了确保红外探测器得到较强的稳定信号，可以设计一种红外探测器定向轴，即使在前置放大板上焊接的红外探测器位置有一定的偏差，本传感器也可确保与红外光源和气室位于同一光学中心轴上。 红外探测器接收红外光产生的信号十分微弱，极易受外界的干扰，因此稳定可靠的前置放大电路是关键，最好采用高精密、低飘移的模拟放大电路，并采用窄带滤波电路。前置放大电路具有精度高、漂移小、响应快的特点。前置放大出来的信号通过二级放大电路，直接输出一个与气体浓度对应信号，并送入测控系统，通过非线性校正和补偿后得到气体浓度。4、 传感器测控系统 为了实现NDIR气体传感器的测量、控制以及自动标定等功能，需要一个合适的微控制器来管理传感器。传感器测控系统 通过采集红外输出信号及测量标准气体曲线，采用非线性校正算法可以直接得到测量气体的浓度。通过采用以上技术，NDIR红外气体传感器的结构比以往仪器将大大简化，仪器功耗也大幅度降低（只有以往的1/4），传感器的成本也不到以往技术的1/4。此类传感器可以实现模块化和标准化，因此更加适合在我国广泛使用。

“智慧地球的核心技术就是传感器的应用，因为传感器包含了很多信息。上海建设智慧城市，更需要传感器，特别是其中的红外线技术服务于城市生活和管理。”全国人大代表、中科院院士褚君浩说。　　　　昨天下午，市人大常委会主任刘云耕一行走访中科院上海技术物理研究所，就“红外线眼睛”对城市生活和城市管理的影响，褚君浩代表的解析深入浅出，让人开眼。　　　　人体安检安全可靠　　　　一个人走在人群里，西装革履，西服外套搭在手臂上，貌似安闲；其实，西服下是一把握在手中的尖刀―――这一切，都未能逃过“红外线眼睛”。　　　　“可见光的波长在0.4-0.7微米，红外线的波长大于0.7微米，而这种能透视人体的红外线波长则达到了300微米。”褚君浩说，波长越大，光子能量就越小，对人体的伤害也就越小；红外线技术运用于人体安检，是一种安全可靠的新技术。　　　　目前，无论是航空港，还是地铁安检，通用技术都是X射线和电磁设备―――检查箱包借助X射线，人身安检借助电磁设备，X射线不能用于人身安检，因为它对人体有害。“基于红外线安检的特性和优势，将来城市管理中日益普及这种新技术，也是大势所趋。”褚君浩说。　　　　守护老人居家平安　　　　2010年上海老龄人口信息显示，本市纯老年人家庭老人约有86.38万人，其中独居老人18.8万人。“红外线眼睛”也可以做独居老人的“守护神”。　　　　老人家中安装红外线感应器后，如果在一定时间段内，老人没有经过这个感应器，就很可能出了什么问题，感应器就向社区居家养老服务中心的终端报警，志愿者会立即上门探视，避免老人“有事无人应”。　　　　“这样的红外线技术应用并无多大难度。”褚君浩说，以信息化为特征的智慧城市，更需要“红外线眼睛”关注老年群体。　　　　技术推广先要科普　　　　200年前，红外线被人类发现。近年来，红外线技术在民用技术中的应用，也已初露端倪。　　　　“大家熟悉的风云气象卫星，就安装了不同类型的‘红外线眼睛’，波长分别在1-3微米，3-5微米，以及8-14微米，各种‘眼睛’各司其职，它们共同的特点就是―――黑暗中也看得见。”褚君浩说，其实，只要给普通照相机安装上“红外线眼睛”，风雨中、暗夜里的拍摄，也不再是麻烦事。　　　　“目前的一个常见问题是，不能从国外获取核心技术的产品，我们就能自己研发；而能从国外买来的产品，我们往往就失去抢占市场制高点的动力。”褚院士希望“红外线眼睛”能跳出这个怪圈。另外,技术推广的一个前提是科普，科普能让更多的人了解“红外线眼睛”。

我买了几个热释电传感器和红外灯泡 组装成了自己的红外传感器探头但是现在遇到麻烦了：显示浓度老是下降，不知道什么原因ps:原理是基于lamber-bill吸收定律，用到ndir(非色散红外）的原理（原理见附件）我做过很多次试验 ，因为传感器电路部分别人做的，买别人的探头安装的时候 没有下降的迹象 但是用我做的探头的时候 就会下降。肯求大家来讨论讨论[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=59230]电调制非分光红外气体传感器[/url]

气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。在上世纪70年代，气体传感器就成为传感器的一个大系列，属于化学传感器的一个分支。目前市场上流行的气体传感器分为： 半导体式气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导池式气体传感器、电化学式气体传感器、红外线气体传感器、磁性氧气传感器、检测仪中的0-100% LEL与0-n PPM、其他。下边介绍下半体导体式气传感器:半体导体式气传感器它是利用一些金属氧化物半导体材料，在一定温度下，电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。我公司生产的氧化锆氧分析仪采用的是氧化锆锆管，被测气体（烟气）通过传感器进入氧化锆管的内侧，参比气体（空气）通过自然对流进入传感器的外侧，当锆管内外侧的氧浓度不同时在氧化锆管内外侧产生氧浓差电势（在参比气体确定情况下，氧化锆输出的氧浓差电势与传感器的工作温度和被测气体浓度呈函数对应关系）该氧浓差电动势经显示仪表转化成与被测烟气含氧量呈线性关系的标准信号供显示和输出。半导体式气体传感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体地检测。尤其是，这种传感器成本低廉，适宜于民用气体检测的需求。缺点：稳定性较差，受环境影响较大；尤其，每一种传感器的选择性都不是唯一的，输出参数也不能确定。因此，不宜应用于计量准确要求的场所。我公司产的氧化锆氧分析仪已经达到了日本、美国、德国、韩国等国际水平。

红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，te连接器已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。在即将开始的2011中国电子展上也会有产品展示。

红外测温仪里有一种叫红外线温度传感仪器，这种新型温度传感器的测量灵敏度为：ΔT=ΔL/L(α1-α2)，，△L就是红外位移传感器对有机玻璃长度测量的灵敏度。它们的主要作用是：利于高精度的螺旋测微器进行定标，最终得到我们想要的，较精度(3×10-7m)的位移测量仪。　　我们采用微品玻璃陶瓷材料制成一个圆筒，这种微晶玻璃陶瓷材料具有真空性好、耐高低温、绝缘和耐酸碱腐蚀等性能，其基本性能指标如下：使用温度-273℃～1000℃体积电阻率1.08x1014Ω·cm，热膨胀系数为αl=8.6x10-6/℃，微品玻璃陶瓷抗热冲击性能非常好，从800℃急冷至0℃不破碎，200℃急冷到0℃强度不变化。　　在筒内的一端固定一根长L=10cm的薄有机玻璃圆筒，在筒内另一端固定一个红外位移传感器，并且让有机玻璃棒的自由端将红外接收管的接收面遮住一半，使其工作在线性度最好的区域。由于有机玻璃的热膨胀系数为α2=1.7x10-4/℃，两者相差达2个数量级，所以当温度变化时，我们可以认为有机玻璃在陶瓷卡材料上的相对位移可以忽略，故有机玻璃的自由端同红外位移传感器之间的相对位置变化将改变红外接收管的有效接收面积。从而使位移传感器输出电压也随之改变。这种新型温度传感器的测量灵敏度为：　　ΔT=ΔL/L(α1-α2)　　其中，△L为红外位移传感器对有机玻璃长度测量的灵敏度。　　红外位移传感器，主要机构由红外发光二极管发射和接受装置，数据放大去噪部分以及数据采集处理系统组成。我们可以看到它是利用红外光电二级管的光电转换规律，通过其遮挡的光通量与输出电流的关系确定遮挡体。能将微小的温度转换成电压的变化。在运用放大电路将其进行放大处理。结合数据采集卡建立电压信号与温度的函数关系。最后利于高精度的螺旋测微器进行定标，最终形成我们可以得到一个具有较高测量精度(3×10-7m)的位移测量仪。　　由于光电转换的电流较小而且红外发光二极管的功率也较低，因此我们可以认为红外位移传感器不会对测量的温度环境有影响。　　从这里我们知道，红外线温度传感仪器是测量精密度比较高的红外测温工具，它对温度环境不受影响。

目前按照气敏特性来分，气体传感器主要分为：半导体型、电化学型、固体电解质型、接触燃烧型、光化学型等气体传感器，又以前两种最为普遍。 一、半导体型气体传感器的优缺点自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来，半导体气体传感器已经成为当今应用最普遍、最实用的一类气体传感器。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。 二、半导体传感器需要加热的原因半导体传感器是利用一种金属氧化物薄膜制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气体分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器电导率的变化。为了消除气体分子达到初始状态就必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器可以加速氧化过程，这也是为什么有些低端传感器总是不稳定，其原因就是没有加热或加热电压过低导致温度太低反应不充分。 三、电化学气体传感器的工作原理 电化学气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度，分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式，目前可以检测许多有毒气体和氧气，后者还能检测血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为两年。 四、半导体传感器和电化学传感器的区别 半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用，但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。 五、固态电解质气体传感器 顾名思义，固态电解质就是以固体离子导电为电解质的化学电池。它介于半导体和电化学之间。选择性，灵敏度高于半导体而寿命又长于电化学，所以也得到了很多的应用，不足之处就是响应时间过长。 六、接触燃烧式气体传感器 接触燃烧式气体传感器只能测量可燃气体。又分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式，原理是气敏材料在通电状态下，可燃气体在表面或者在催化剂作用下燃烧，由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。后者因为催化剂的关系具有广普特性应用更广。 七、光学式气体传感器光学式气体传感器主要包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型等等，主要以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波吸收程度不同，通过测量红外吸收波长来检测气体。目前因为它的结构关系一般造价颇高。

首先介绍的是红外式传感器和光离子气体传感器。红外式传感器是利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。PID光离子化气体传感器由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电场，待测气体在紫外灯的照射下离子化，生成正负离子，在电极间形成电流，经放大输出信号，PID具有灵敏度高，无中毒问题，安全可靠等优点。 其实介绍的是催化燃烧式传感器，催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 最后介绍的是定电位电解式气体传感器，定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。

所谓[url=https://www.isweek.cn/category_11.html]气体传感器[/url]，是一种可以检查出目视不到的气体存在的传感装置。在以家用天燃气丙烷气体报警器为主的空调与空气洁净器、汽车等领域广泛得到应用。现在工采网小编对4种气体检测原理进行说明。[b][b][b]一、半导体气体传感器工作原理[/b][b]简单的架构[/b][/b][/b][url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2021/12/shikumi.gif][img=shikumi,300,280]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2021/12/shikumi.gif[/img][/url][b][b][b]STEP1[/b][/b][/b]在洁净的空气中，氧化锡表面吸附的氧会束缚氧化锡中的电子，造成电子难以流动的状态。[b][b][b]STEP2[/b][/b][/b]在泄漏的气体（还原性气体）环境中，表面的氧与还原气体反应后消失，氧化锡中的电子重获自由，受此影响，电子流动通畅。[b][b][b]传感器的检测原理[/b][/b][/b]当氧化锡粒子在数百度的温度下暴露在氧气中时，氧气捕捉粒子中的电子后，吸附于粒子表面。结果，在氧化锡粒子中形成电子耗尽层。由于气体传感器使用的氧化锡粒子一般都很小，因此在空气中整个粒子都将进入电子耗尽层的状态。这种状态称为容衰竭（volume depletion）。相反，把粒子中心部位未能达到耗尽层的状态称为域衰竭（regional depletion）。使氧气分压从零（flat band开始按照小（[O[sup]-[/sup]](Ⅰ)）→中（[O[sup]-[/sup]](Ⅱ)）→大（[O[sup]-[/sup]](Ⅲ)））的顺序上升时，能带结构与电子传导分布的变化如下图所示（[O[sup]-[/sup]]：吸附的氧气浓度）。在容衰竭（volume depletion）状态下，电子耗尽层的厚度变化结束，产生费米能级转换[i][i]p[/i][/i]kT，电子耗尽状态往前推进则[i][i]p[/i][/i]kT增大，后退则pkT缩小。[b][b][b]■ 随着吸附的氧气浓度增加半导体粒子的耗尽状态在推进[/b][/b]能带结构[/b][table][tr][td][img]http://www.figaro-china.com/img/development/handoutai/zu1.jpg[/img][/td][td][table][tr][td]x[/td][td]:[/td][td]半径方向的距离[/td][/tr][tr][td]qV(x)[/td][td]:[/td][td]势垒[/td][/tr][tr][td][i]a[/i][/td][td]:[/td][td]离子半径[/td][/tr][tr][td][O[sup]-[/sup]][/td][td]:[/td][td]吸附氧气的浓度[/td][/tr][tr][td]E[sub]C[/sub][/td][td]:[/td][td]传导带下端[/td][/tr][tr][td]E[sub]F[/sub][/td][td]:[/td][td]费米能级[/td][/tr][tr][td][i]p[/i]kT[/td][td]:[/td][td]费米能级转换[/td][/tr][/table][/td][/tr][/table][b]传导电子分布[/b][table][tr][td][img]http://www.figaro-china.com/img/development/handoutai/zu2.jpg[/img][/td][td][table][tr][td][e][/td][td]:[/td][td]电子浓度[/td][/tr][tr][td]N[sub]d[/sub][/td][td]:[/td][td]施子密度[/td][/tr][/table][/td][/tr][/table]容衰竭（volume depletion）状态下球状氧化锡粒子表面的电子浓度[e][sub]S[/sub]可用施子密度Nd、粒子半径[i]a[/i]以及德拜长度L[sub]D[/sub]通过式子（1）表示。如果[i]p[/i]增大则[e][sub]S[/sub]减少，[i]p[/i]减少则[e][sub]S[/sub]增大。[e][sub]S[/sub]=N[sub]d[/sub] exp{-(1/6)([i]a[/i]/L[sub]D[/sub])[sup]2[/sup]-[i]p[/i]} ... (1)由大小、施子密度相同的球状氧化锡粒子组成的传感器的电阻值R，可使用flat band时的电阻值R[sub]0[/sub]，通过式子（2）表示。[e][sub]S[/sub]减少则将增大，[e][sub]S[/sub]增大则将缩小。R/R[sub]0[/sub]= N[sub]d[/sub]/[e][sub]S[/sub] ... (2)使用了氧化锡的半导体式气体传感器，就是这样通过氧化锡粒子表面的[O[sup]-[/sup]]的变化来体现电阻值R的变化。置于空气中被加热到数百度的氧化锡粒子，一旦暴露于一氧化碳这样的还原性气体中，其表面吸附的氧气与气体之间发生反应后，使[O[sup]-[/sup]]减少，结果是[e][sub]S[/sub]增大，R缩小。消除还原性气体后，[O[sup]-[/sup]]增大到暴露于气体前的浓度，R也将恢复到暴露于气体前的大小。使用氧化锡的半导体式气体传感器就是利用这个性能对气体进行检测。[b][b][b]二、催化燃烧式气体传感器工作原理[/b][/b][/b]催化燃烧式气体传感器由对可燃气体进行反应的检测片（D）和不与可燃气体进行反应的补偿片（C）2个元件构成。如果存在可燃气体的话，只有检测片可以燃烧，因此检测片温度上升使检测片的电阻增加。 相反，因为补偿片不燃烧，其电阻不发生变化（图1）。这些元件组成惠斯通电桥回路（图2），不存在可燃气体的氛围中，可以调整可变电阻（VR）让电桥回路处于平衡状态。 然后，当气体传感器暴露于可燃气体中时，只有检测片的电阻上升，因此电桥回路的平衡被打破，这个变化表现为不均衡电压（Vout）而可以被检测出来。此不均衡电压与气体浓度之间存在图3所示的比例关系，因此可以通过测定电压而检出气体浓度。[b]■ (图1)测定电路[/b][img=,621,257]http://www.figaro-china.com/img/development/sesshoku/img1.jpg[/img][b]■ (图2)测试电路[/b][img=,297,255]http://www.figaro-china.com/img/development/sesshoku/img2.jpg[/img][b]■ (图3)[/b][img=,297,255]http://www.figaro-china.com/img/development/sesshoku/img3.jpg[/img][b][b][b]三、电化学气体传感器工作原理[/b][/b]传感器元件构成与电极反应式[/b][img=,621,255]http://www.figaro-china.com/img/development/denkikagaku/shiki.jpg[/img]传感器由来自贵金属催化剂的检测极、对极与离子传导体构成。当CO等检测对象气体存在时，在检测极催化剂上与空气中的水蒸气发生（1）式所示的反应。CO + H[sub]2[/sub]O → CO[sub]2[/sub]＋ 2H[sup]+[/sup] + 2e[sup]-[/sup] …（1）检测极与对极接通电流（短路）后，检测极产生的质子(H+)与同时产生的电子（e-）分别通过离子传导体与外部电线（引线）各自到达对极，在对极上与空气中的氧之间发生（2）式所示的反应。（1/2）O[sub]2[/sub] + 2H[sup]+[/sup] + 2e[sup]-[/sup] → H[sub]2[/sub]O …（2）也就是说此传感器构成了由（1）（2）反应式形成的（3）反应式的全电池反应，可以认为是将气体作为活性物质的电池。CO + （1/2）O[sub]2[/sub] → CO[sub]2[/sub] …（3）当做气体传感器使用时，接通检测极与对极的电流，来测定其短路电流。[b]CO浓度检测原理公式[/b][img=,254,236]http://www.figaro-china.com/img/development/denkikagaku/co.jpg[/img]对流过外部电路的短路电流与气体浓度的关系，通过传感器进行适当的扩散控制（控制气体的流入量），呈现出式子（4）这样的比例关系（右图）。I = F × (A/σ) × D × C × n …（4）这里 I：短路电流；A：扩散孔面积；σ：扩散层长度；D：气体扩散系数；C：气体浓度；ｎ：反应的电子数量[b]特长[/b]反应式（1）所示的氧化电位由于比氧化电极电位的基准值（2H+ + 2e- ? H2)要低（拥有较低电位），因此此反应不需要消耗来自外部的电压、温度等其他能量，可以有选择地进行，与别的检测方式相比在干扰性、重复性、节电方面要优越得多。[b][b][b]四、NDIR气体传感器工作原理[/b][b]NDIR（非色散型红外线）式气体传感器的工作原理[/b][/b][/b]NDIR(non-dispersive infrared)式气体传感器是通过由入射红外线引发对象气体的分子振动，利用其可吸收特定波长红外线的现象来进行气体检测的。红外线的透射率（透射光强度与源自辐射源的放射光强度之比）取决于对象气体的浓度。[img]http://www.figaro-china.com/img/development/ndir-type/zu01.png[/img]传感器由红外线放射光源、感光素子、光学滤镜以及收纳它们的检测匣体、信号处理电路构成。在单光源双波长型传感器中，在2个感光素子的前部分别设置了具有不同的透过波长范围阈值的光学滤镜，通过比较可吸收检测对象气体波长范围与不可吸收波长范围的透射量，就可以换算为相应的气体浓度。因此，双波长方式可实现长期而又稳定的检测。[b]检测原理[/b]用中波段红外线照射气体后，由于气体分子的振动数与红外线的能级处于同一个光谱范畴，红外线与分子的固有振动数发生共振后，在分子振动时被气体分子所吸收。气体浓度与红外线透射率的关系可通过下述朗伯-比尔定律进行说明。对于NDIR式气体传感器来说，对象气体的吸光度ε与光程d是不变的，在与成为对象的气体吸收能（波长）一致的光谱范畴，通过测定红外线的透射率[i]T[/i]，即可得到对象气体的浓度c。[img]http://www.figaro-china.com/img/development/ndir-type/zu02.png[/img]来自放射源的入射光强度[i]I[/i][sub]0[/sub]，是通过使用不吸收红外线的零点气体校准后设定的。吸光度ε是利用已知浓度的对象气体进行校准后进行初始设定的。[b]特长[/b]因为红外线是根据目标气体固有的红外能量（波长）被吸收的，所以气体选择性非常高成为其最大的特长。即使在高浓度的对象气体中长时间进行暴露，也从原理上避免了灵敏度的不可逆变化。

[align=center][/align]随着人们生活水平和经济水平的提高，汽车已成为每个家庭的必不可少的交通工具。但是，汽车尾气污染问题是我们现在面临的一个严重的环境问题。汽车每年排放的有害排放量是其自身重量的三倍。 英国环境保护协会曾经发布了一份研究报告，每年因空气污染而死亡的英国人比在交通事故中丧生的人高10倍。在汽车发动机燃烧后排放到空气中的气体主要包括二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、 碳氢化合物、二氧化碳等。废气的排放直接导致环境污染，危害人体健康。污染严重的区域导致“酸雨”的形成，从而造成土壤、水源的污染，影响空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量，破坏农作物和森林植被并腐蚀建筑物。汽车尾气排放的有害物质不仅增加了空气污染，而且破坏了环境的生态平衡。更重要的是，这些污染物将在一定条件下产生二次污染-光化学烟雾，这不仅使人们看不到远处的任何东西。它也使人流眼泪、呼吸困难甚至呕吐。对于年幼的孩子来说，他们自己的免疫系统尚未完全发育，免疫力很低，在受污染的环境中，孩子比成年人受到的伤害更大。汽车尾气是铅的重要来源，孩子的身高大约等于汽车尾气的高度。如果小孩站在汽车后面或有更多汽车，那么他将直接吸入有害气体，因此小孩更容易受到汽车尾气的影响。在许多大中型城市中，汽车的数量实际上已经“超载”，汽车排气控制和治理已成为世界上的重要问题。因此，汽车发动机排放的尾气监测已成为环境监测的重点之一，包含易燃易爆、有毒有害气体的监测，工采网代理多种类型的气体传感器，这些气体传感器可以用于检测汽车尾气排放。英国GSS 高速响应红外二氧化碳传感器(NDIR CO2传感器) - SprintIRSprintIR 是一款高速响应 红外CO2传感器（20Hz）高速检测（20Hz）,测量范围从 0 到 100%；英国GSS 低功耗HVAC专用红外二氧化碳传感器- COZIR-A红外二氧化碳传感器(NDIR CO2传感器)COZIR-A 是具有低功耗（3.5mW）的高性能 CO2传感器，是应用于电池供电产品和便携式设备的理想选择；日本figaro 民用电化学一氧化碳传感器 - TGS5042一氧化碳可检测浓度高达1%，操作使用温度范围广(-5˚ C ~ 55˚ C)；对干扰气体灵敏度很低。这种传感器具有使用寿命长，长期稳定性好，精度高。工采网建议大家在开车的时候要注意车内通风，使得车内空气可以循环，从而防止汽车排除的废气将再次回收到汽车，被人体被吸收。

光电和电容式液位传感器都可以实现检测液位变化的功能，两者之间区别有哪些呢，下面带大家从几个方面了解一下。电容式内部有检测电容值变化的元件，检测到有水时电容值增大，检测到无水状态时电容值减小，根据有水无水状态的电容值变化判断传感器位置是否有液体。非接触式光电式内部有红外发射管、接收管，无水状态时发射管发射的光线直接反射回接收管，有水状态时光线折射在水中，接收管收不到或只能接收到少量光线。根据传感器在空气、液体中的光线折射状态判断判断传感器位置是否有液体。[align=center][img=光电液位传感器,600,449]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/03/202403251647231570_9338_4008598_3.jpg!w600x449.jpg[/img][/align]在精度方面，电容式水位淹没传感器2mm后会判断为有水，低于传感器2mm后判断为有水。非接触式光电液位传感器，低于发射接收管位置判断为无水，淹没后判断为有水，精度±1mm。电容式容易受到温湿度影响，天气冷热变化会影响灵敏度，天气降温时，传感器信号灵敏度降低，信号输出有所延迟，有水状态会判断无水状态，天气升温，传感器灵敏度会变高。如果湿度较高，无水就会判断成有水，因此批量前需将水箱提供给我司做相关测试匹配灵敏度。而[url=http://www.eptsz.com]光电传感器[/url]灵敏度不受液体温度影响，可靠性高，免调试，直接安装即可应用。

[align=center][/align]我们生活的大陆一直被海洋包围，人类从未停止过探索海洋。各种潜水活动从未停止过，从浅水潜水到氧气瓶深海潜水，一些深海域海需要大型潜水艇才能到达，海洋的秘密总是那么多！关于潜水用到的气体其实有很多，比如氢气  氮气  氧气  氦气等。其中，氦气潜水被世界各地的潜水爱好者广泛使用。大家为什么要使用氦气潜水呢？下面工采网简单介绍一下吧！1924年，美国海军和美国矿业局联合发起了一系列关于氦 - 氧混合物的研究实验。他们最初的测试工作是证明呼吸氧混合物对测试动物或人类没有负面影响，但也缩短了潜水的减压时间。潜水员使用氦 - 氧混合物注意到的主要生理反应是氦气的高导热性导致冷感的显著增加 当人们说话时，呼吸气体密度的降低会导致音高变得更高，就像唐老鸭一样。这些实验清楚地表明，与空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]比，氦 - 氧混合物在大深度潜水中具有更大的优势。众所周知，当我们在陆地上时，接触的氧气大约是0.21个大气压，但是海水的密度很高。当我们潜水时，我们需要承受比陆地更多的压力。在100英尺的水深处，我们需要面对大气压力的3至4倍，并且当它达到300英尺时需要10倍。此时，潜水员的耳朵和肺部将承受很大的压力。如果不采取措施，将导致耳鸣，甚至耳聋，同时，也会导致胸闷、呼吸困难、昏迷！这时，如果你仍然使用正常压强的空气，这是非常危险的。这时，氦气的优势非常突出！使用高压氦氧混合物可以帮助潜水员更好地适应深海压力，氦氧混合物的密度更小，使潜水员更容易吸入。氦潜水的一个优点是潜水员可以方便地呼吸！氦潜水能有效减少潜水病的发生，同时增加潜水深度和减少安全减压的时间。不过工采网提醒大家需要注意的是：氦潜水的使用需要专业的指导，氦-氧或氮氧混合物的比例需要非常精确，哪怕小部分不平衡也会造成很大的伤害！因此需要对氦气进行浓度检测，保证其浓度在一个标准值上，可以使用热导式气体传感器MTCS2601：[b]法国Endetec 热导式气体传感器 - MTCS2601[/b]MTCS2601 传感器由基于 MEMS 技术的 4 个 Ni-Pt 电阻组成的微机械的热电导率传感器。此传感器安装在小型的 SMD 封装内。适用于恶劣环境下初级压力控制，需要功耗和尺寸的限制，或者是气体泄漏或者水分，或者侵入。

检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器、等以下简单概述各种传感器的原理及特点。金属氧化物半导体式传感器金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。定电位电解式气体传感器定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构：在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。迦伐尼电池式氧气传感器隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构：在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属（铂、黄金、银等）阴电极，在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极（用铅、镉等离子化倾向大的金属）。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，电流的大小与氧气的多少成正比，由于整个反应中阳极金属有消耗，所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟，完全可以国产化此类传感器。红外式传感器红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。PID光离子化气体传感器PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电场，待测气体在紫外灯的照射下，离子化，生成正负离子，在电极间形成电流，经放大输出信号。PID具有灵敏度高，无中毒问题，安全可靠等优点。

一、半导体传感器和电化学传感器的区别 半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用，但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用气体探测器。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。 二、半导体型气体传感器的优缺点 自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来，半导体气体传感器已经成为当今应用最普遍、最实用的一类气体传感器。它具有成本低廉、制造简单、 灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率 高等方面。 三、接触燃烧式气体传感器 接触燃烧式气体传感器只能测量可燃气体。又分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式，原理是气敏材料在通电状态下，可燃气体在表面或者在催化剂作用下燃烧，由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。后者因为催化剂的关系具有广普特性应用更广。 四、固态电解质气体传感器 顾名思义，固态电解质就是以固体离子导电为电解质的化学电池。它介于半导体和电化学之间。选择性，灵敏度高于半导体而寿命又长于电化学，所以也得到了很多的应用，不足之处就是响应时间过长。 五、电化学气体传感器的工作原理 电化学气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度，分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式，目前可以检测许多有毒气体和氧气，后者还能检测 血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为两年。 六、光学式气体传感器 光学式气体传感器主要包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型等等，主要以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波吸收程度不同，通过测量红外吸收波长来检测气体。目前因为它的结构关系一般造价颇高。 七、半导体传感器需要加热的原因 半导体传感器是利用一种金属氧化物薄膜制成的阻抗器件气体探测器， 其电阻随着气体含量不同而变化。气体分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器电导率的变化。为了消除气体分子达到初始状态就必须发生一次氧化反应。传感器 内的加热器可以加速氧化过程，这也是为什么有些低端传感器总是不稳定，其原因就是没有加热或加热电压过低导致温度太低反应不充分。

检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、定电位电解式气体传感器、催化燃烧式传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等，以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。