盘点四种常见的一氧化碳传感器,它们优点和缺点的分析

仁科测控 发表于 2020-08-04 16:53:19 收藏 已收藏
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盘点四种常见的一氧化碳传感器,它们优点和缺点的分析

仁科测控 发表于 2020-08-04 16:53:19
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一氧化碳传感器属于化学传感器。化学传感器主要由两部分组成:传导和转换系统。基于一氧化碳气体检测的CO气体检测传感器。可以检测暴露在环境中的危险气体CO的浓度,并清楚地读取气体浓度、峰值和高、低浓度报警水平。如果当前气体高、低浓度值超过预设极限值,则报警将通过声音、灯报警提醒用户。

目前检测一氧化碳的传感器按检测原理主要分为半导体型、电化学型、红外型与催化燃烧型,其主要工作原理及优缺点分析如下:

1、半导体型

半导体传感器对气体的敏感度取决于敏感元件被加热的温度。对一氧化碳的检测而言,敏感元件被加热的##温度为100“C以下。这个温度远低于对其他气体(如丁烷、甲烷、氢气、乙醇蒸汽等)的检测温度。可是,在如此低的温度下,一氧化碳的响应速度下降,而且其敏感特性很容易受大气中的水蒸气的影响。

为了解决这个问题,敏感元件采用从高温到低温交替加热,在高温期间,水蒸气和其他混杂的气体被从敏感元件表面清除,在低温期间,敏感单元可以很好的检测一氧化碳,且具有优良的灵敏度和再现性。

优点:价格便宜,性能优异。缺点:功耗高,不适合电池供电使用,易受温度、湿度、气流等影响,抗交叉干扰能力差,误报率高。

2、电化学型

(1)工作原理及特性曲线

电化学型气体传感器的检测原理如下图所示。

当电解槽的正负电极上施加一个固定电压后,在作用极和对极上分别发生反应,以一氧化碳传感器为例,其化学反应式为:

这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着,并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化,这使得极间电位难以维持恒定,因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。总反应是一氧化碳被氧化成二氧化碳,电子流动形成外部电流,电荷平衡则是电解液中的载流子流动来完成。

电化学式气体传感器的最大特点是:电流与一氧化碳浓度完全成正比,输出信号与气体浓度呈良好的线性关系,所以信号处理和显示非常方便。另一个特点是,因为是常温反应,不需要加热器,所以,电极间电压可以使用干电池,不需要市电,而且便于携带式一氧化碳报警器。

优点:体积小,零功耗,灵敏度高,稳定性好,线性好,重复性较好,影响速度快,分辨率一般可以达到1ppm,寿命较长。缺点:各品牌之间的价格、性能、工艺、抗干扰性能、受温湿度变化等差异较大。

3、红外型

红外式传感器的检测原理是:由2种不同原子构成的分子都有所谓偶极矩(偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积),当气体上照射了红外光后,就会吸收由该气体分子结构决定了的特定波长的光。从吸收光谱的吸收波长可以判定气体的种类,从吸收的强度可以测定该气体的浓度。这种传感器灵敏度、选择性、特别是精度非常高,常用于仪表,但其结构复杂、成本较高,很少用在报警器上。

优点:宽量程,精度高,选择性好,可靠性高,无吸附效应,不会中毒,不依赖氧气,受环境干扰因素较小,寿命长。缺点:价格高,维护难度偏大,体积较大不适合便携式仪器使用,低浓度检测精度有待提高,不适合长时间供电使用。

4、催化燃烧型

传感器有一对催化燃烧式检测元件其中一个元件对一氧化碳气体非常敏感该元件上涂有多层催化剂另一个元件不敏感用于补偿环境温度变化。这一对检测元件与另一对高精度电阻构成惠斯登电桥。

优点:计量准确,响应快速,寿命较长。缺点:可燃性气体范围内,无选择性。暗火工作,有引燃爆炸危险。大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。

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