气体传感器的应用领域_气体传感器发展前景

　　气体传感器的应用领域

　　气体传感器发展至今，在石化领域的应用愈来愈深入，同时随着科技的进步，气体传感器的应用逐步扩展到众多垂直领域。

　　1、消费电子，集成到智能家居、可穿戴设备、智能手机等消费电子中；

　　可用于检测家用燃气的使用状况（CH4、CO等），建筑物/汽车的挥发性有机物（VOC），健康吸氧休闲活动中O2浓度的。

　　2、工业安全，采矿行业可用于检测矿井内部CO2、CH4 浓度等气体，化工行业可用于检测有毒有害气体。

　　3、暖通市场，集成到空调中，用于室内/车内空气质量检测

　　4、医疗市场，治疗护理时用于呼吸分析

　　5、环境市场，检测空气质量和污染情况

　　6、交通运输，汽车尾气测量或重型车辆发动机控制的气体传感器

　　7、国防安全，有毒气体监测

　　气体传感器应用广泛，但每种应用场景下都有不同的技术要求，如被测气体类型、封装尺寸、灵敏度、寿命、响应时间等。以消费类市场为例，其要求气体传感器具有良好的灵敏度、可靠性、低成本、小尺寸和低功耗。金属氧化物半导体（MOS）目前可能是成本和尺寸方面最佳的选择，并且使用寿命可达5~10 年，适合可穿戴设备和智能手机。此外，NDIR 技术的传感器在减少尺寸方面也取得了长足的进步，随着MEMS的发展有望进一步应用于消费类领域。

　　气体传感器主要特性

　　气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。

　　1、稳定性

　　稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。

　　2、灵敏度

　　灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制（TLV-thresh-oldlimitvalue）或最低爆炸限（LEL-lowerexplosivelimit）的百分比的检测要有足够的灵敏性。

　　3、选择性

　　选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

　　4、抗腐蚀性

　　抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10——20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到最优。

　　气体传感器发展前景趋势

　　国外气体传感器发展很快， 一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高;另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外气体传感器技术得到了较快发展。

　　目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：

　　一是提高灵敏度和工作性能 ，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。如日本费加罗公司推出了检测硫化氢低功耗气体传感器，美国IST提供 了寿命达10年以上的气体传感器，美国FirstAlert公司推出了生物模拟型（光化反应型）低功耗CO气体传感器等。

　　二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化;还有美国IST公司具有微理器的“MegaGas” 传感器实现了智能化、多功能化。