氣體傳感器的分類原理

氣體傳感器是氣體檢測儀的核心部件，它能將氣體濃度的變化轉換為相應的電信號。常見的氣體傳感器有催化燃燒式、半導體式、紅外式、光致電離（PID）式和電化學式等幾種。下面分別介紹一下不同分類的工作原理。

1、催化燃燒式氣體傳感器

催化燃式氣體傳感器是目前*常用的一種低成本可燃氣體傳感器。它的內部有一對很小的由鉑絲線圈包以陶瓷基料制成的“珠”，其中一個是作為檢測元件的敏感”珠”，它的表面覆有一層催化劑，會與所有存在的可燃氣體反應。另一個則是不會與任何氣體反應的情性“珠”，它只是作為外部溫度或濕度變化的補償元件。

正常工作時，鉑絲線圈通電加熱至450℃~500℃高溫，當接觸到可燃氣體后，檢測元件表面發生催化燃燒反應，溫度升高，其內部鉑絲電阻也相應升高，通過惠斯通電橋可以精確測量檢測元件的阻值變化，從而計算出檢測氣體的濃度。

2、半導體式氣體傳感器

半導體式氣體傳感器常用于探測低濃度的可燃及有毒氣體。它的氣敏元件是一層沉積在硅片上的金屬氧化物薄膜。檢測氣體接觸到金屬氧化物后，會吸附在其表面上，使金屬氧化物的電阻發生變化，并且這種阻值變化與氣體濃度的變化相關。通常半導體傳感器的表面被加熱到200℃~250℃之間的一個恒定溫度，以增加反應速率，降低環境溫度變化帶來的影響。

3、紅外氣體傳感器

紅外氣體傳感器主要用于檢測可燃性氣體和二氧化碳氣體。它與催化燃燒式氣體傳感器相比，具有穩定性更好、準確度高、抗擾力強、無中毒、適用于惡劣環境、維護少、壽命長等優點，通常被視為檢測可燃氣體的產品；由于價格原因，應用不及催化燃燒式氣體傳感器廣泛，但隨著紅外傳感器制造技術的不斷進步和成熟，兩者之間的價格差距在縮小，目前紅外氣體傳感器有逐步替換催化燃燒式傳感器，實現產品快速升級換代的趨勢。常見的紅外氣體傳感器有點型和開路式兩種。

點型紅外氣體傳感器由紅外源、光學聚焦鏡、采樣氣室和熱釋電傳感器組成。紅外源發出的紅外光通過采樣氣室時，特定波長的紅外線被氣室中的檢測氣體吸收，比較被吸收的紅外光強度和參考紅外光強度，可以得到檢測氣體的濃度。

開路式紅外氣體傳感器由發射端和接收端組成，必須成對安裝。發射端發出一束紅外線到接收端，當存在檢測氣體時，光束中特定波長的紅外線被氣體吸收，比較接收端被吸收的紅外光強度和參考紅外光強度就可以得出檢測氣體濃度。開路式紅外氣體探測器的測量單位為LEL.m，即光路中整體氣體濃度乘以距離。

4、PID式氣體傳感器

光致電離（Photo Ionization Detector，簡稱PID）型氣體傳感器可以檢測到極低濃度（濃度為ppm，甚至ppb級別）的揮發性有機化合物（VOC）和其它有毒氣體的濃度。PID型氣體傳感器采用光離子電離氣體的原理檢測氣體。它使用一個紫外燈（UV）光源將有機物打成可被檢測器檢測到的正負離子（離子化），探測器檢測到離子化的氣體電荷并將其轉化為電流信號，電流經過放大運算后，顯示為氣體的ppm濃度值。檢測后，離子會重新還原為原來的氣體或蒸汽，PID傳感器是一種非破環性傳感器，它不會“燃燒”或*性改變待測氣體，這樣一來，經過PID檢測的氣體仍可被收集做進一步的測定。

5、電化學式氣體傳感器

電化學式氣體傳感器（Electrochemical gas sensor）在有毒、有害氣體的檢測上具有不可取代的地位。電化學式氣體傳感器由電解質、電極、過濾器組成。通過選適當的電壓、電解質和電極材料，被測氣體在電極表面發生化學反應并產生微電流，此電流與氣體濃度成正比，對電流進行分析處理就能得到被測氣體的濃度。