氣體傳感器原理及應(yīng)用

半導(dǎo)體式氣體傳感器

半導(dǎo)體式氣體傳感器是根據(jù)由金屬氧化物或金屬半導(dǎo)體氧化物材料制成的檢測元件，與氣體相互作用時產(chǎn)生表面吸附或反應(yīng)，引起載流子運動為特征的電導(dǎo)率或 伏安特性或表面電位變化而進(jìn)行氣體濃度測量的。從作用機理上可分為表面控制型(采用氣體吸附于半導(dǎo)體表面而產(chǎn)生電導(dǎo)率變化的敏感元件)、表面電位型(采用 半導(dǎo)體吸附氣體后產(chǎn)生表面電位或界面電位變化的氣體敏感元件)、體積控制型(基于半導(dǎo)體與氣體發(fā)生反應(yīng)時體積發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電導(dǎo)率變化的工作原理) 等?？梢詸z測百分比濃度的可燃?xì)怏w，也可檢測ppm級的有毒有害氣體。具有結(jié)構(gòu)簡單、檢測靈敏度高、反應(yīng)速度快等諸多實用性優(yōu)點，但其主要不足是測量線性 范圍較小，受背景氣體干擾較大，易受環(huán)境溫度影響等。

氣相色譜式分析儀

氣相色譜式分析儀是基于色譜分離技術(shù)和檢測技術(shù)，分離并測定氣樣中各組分濃度，因此是全分析儀表。在發(fā)電廠鍋爐試驗中，已有應(yīng)用。工作時，從進(jìn)樣裝置 定期采取一定容積的氣樣，在流量一定的純凈載氣(即流動相)攜帶下，流經(jīng)色譜柱，色譜柱中裝有稱為固定相的固體或液體，利用固定相對氣樣各組分的吸收或溶 解能力的不同，使各組分在兩相中反復(fù)進(jìn)行分配，從而使各組分分離，并按時間先后流出色譜柱進(jìn)入檢測器進(jìn)行定量測定。根據(jù)檢測原理，又細(xì)分為濃度型檢測器和 質(zhì)量型檢測器兩種。

濃度型檢測器測量的是氣體中某組分濃度瞬間的變化，即檢測器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。

質(zhì)量型檢測器測量的是氣體中某組分進(jìn)入檢測器的速度變化，即檢測器的響應(yīng)值和單位時間進(jìn)入檢測器某組分的量成正比。最常用的檢測器有TCD熱導(dǎo)檢測 器、FLD氫火焰離子化檢測器、HCD電子捕獲檢測器、FPD火焰光度檢測器等。其中TCD檢測器、HCD檢測器屬于濃度型，F(xiàn)LD檢測器、FPD檢測器 屬于質(zhì)量型。TCD檢測器是應(yīng)用最早且最廣的通用性檢測器，具有靈敏度適宜，通用性強，穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單的特點。FLD檢測器對大多數(shù)有機化合物具有很 高的靈敏度，一般比TCD靈敏度約高3～4個數(shù)量級，能檢測至ppb級的痕量物質(zhì)，且響應(yīng)速度快。HCD檢測器是一種具有選擇性的高靈敏度檢測器，對電負(fù) 性物質(zhì)具有非常高的靈敏度，其靈敏度比FID還要高出2～3個數(shù)量級。FPD廣泛用于SO2 、H2 S等的分析。

總之，氣相色譜儀的主要優(yōu)點是靈敏度高，適合于微量和痕量分析，能分析復(fù)雜的多相分氣體。缺點是定期取樣不能實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)樣分析，系統(tǒng)較為復(fù)雜，多用于 試驗室分析用，不太適合工業(yè)現(xiàn)場氣體監(jiān)測。目前已有采用計算機控制儀表系統(tǒng)的操作和進(jìn)行數(shù)據(jù)運算的氣相色譜儀，并可進(jìn)行組分越限報警，還具有自動檢查儀表 故障等功能。