几种常见传感器的比较和总结

        现在市场上有各种各样检测气体的仪器仪表，有的检测天然气、有的检测CO，有的检测氢气等，虽然仪器仪表种类繁多，但用于气体检测的传感器大体上却只有电化学传感器、半导体传感器和红外传感器等，现将其按照工作原理、预热情况、价格情况、检测气体种类、灵敏度和选择性等方面做一下比较与总结。

一、工作原理

        半导体式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（酒精传感器就是利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小的原理制造的）。

        燃烧式是在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，燃烧时白金电阻温度升高，电阻的变化值是可燃性气体浓度的函数。

        热导池式，每一种气体都有自己特定的热导率，当两个和多个气体的热导率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分的含量。这种传感器主要用于氢气的检测、二氧化碳的检测、高浓度甲烷的检测。

        电化学式主要是利用可燃性、有毒有害气体都有电化学活性，可以被电化学氧化或还原。利用这些反应，可以分辨气体成份、检测气体浓度。

        红外线：大部分的气体在中红外区都有特征吸收峰，检测特征吸收峰位置的吸收情况，就可以确定某气体的浓度。

二、优缺点

1、半导体传感器的优缺点

（1）半导体气体传感器的优点

    a、检测气体种类：可有效用于甲烷、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、丙烯酸等气体的检测。

    b、寿命长、成本低廉，适用于民用气体的检测，高质量的半导体传感器也可满足工业检测的需求。

    c、成功案例：甲烷（天然气、沼气）、酒精、一氧化碳（城市煤气）、硫化氢、氨气（包括胺类，肼类）。

（2）半导体气体传感器的缺点

        需要预热，稳定性较差，受环境温度、湿度等因素影响较大；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，不宜应用于计量准确要求的场所。

2、催化燃烧式传感器的优缺点

（1）催化燃烧式传感器的优点

  a、凡是不能燃烧的，传感器都没有任何响应。

  b、催化燃烧式气体传感器计量准确，响应快速，寿命较长。

  c、传感器的输出与环境的爆炸危险直接相关，在安全检测领域是一类主导地位的传感器。

（2）催化燃烧式传感器的缺点

    a、在可燃性气体范围内，无选择性。

    b、暗火工作，有引燃爆炸的危险。

    c、大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。

3、热导池式传感器的优缺点

（1）热导池式传感器的优点

  a、成功案例：氢气的检测、二氧化碳的检测、高浓度甲烷的检测。

（2）热导池式传感器的缺点

  a、可应用范围较窄，限制因素较多。

4、电化学式传感器的优缺点

（1）电化学式传感器的优点

    a、原电池型气体传感器（加伏尼电池型气体传感器，燃料电池型气体传感器，自发电池型气体传感器），这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫、氯气等。

    b、恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析的传感器。这种传感器已经成功应用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中，是现有毒有害气体检测的主流传感器。

    c、浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这种传感器的成功实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。

    d、极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车的氧气检测，和钢水中氧浓度检测。

    e、寿命一到三年，不需要预热。

（2）电化学式传感器的缺点

    a、价格比较昂贵。

5、红外式传感器的优缺点

（1）红外式传感器的优点

    a、不需要预热，专一性比较好。

    b、可有效分辨气体的种类，准确测定气体浓度。

    c、使用无需调制光源的红外探测器使得仪器完全没有机械运动部件，完全实现免维护化。

    d、主要应用于低碳链碳氢化合物、二氧化碳、甲烷的检测。

    e、适合测高浓度的气体。

（1）红外式传感器的缺点

    a、价格比电化学传感器还要贵。

    b、不能同时测多种气体。

三、其他说明

1、价格：红外 > 电化学 > 半导体传感器；

2、FID检测器基本上都可测含C的有机物，重复性和稳定性比较好。

3、PID检测器灵敏度比FID高20到50倍左右，主要检测苯系物。

        以上是针对几种常见传感器的比较与总结，如果您看完本篇文章后觉得有不对的或不完善的地方请在下方留言或评论，也希望您多多指导，谢谢。