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半导体传感器和电化学传感器的区别 传感器工作原理

时间:2020-05-25    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用,但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。
      半导体式气体传感器是依据金属氧化物半导体材料,在空气中,在遇到当空气的氧化还原状态发生变化时,半导体才料的电导率会发生相应的变化,比如:当空气中弥漫一定浓度的酒精蒸汽时,二氧化锡半导体材料的电导率会升高,电阻下降;而这种变化的幅度与气体的浓度直接相关,这就是半导体式气体传感器!
      电化学式气体传感器是依据气体的电化学氧化和还原的原理制备的,他的原理是与我们的电池几乎相同。比如,我们检测一氧化碳,CO在电解池的阳极被氧化成二氧化碳,而电解电流与CO的浓度有关。电化学传感器准确而灵敏,但是,由于大量使用贵金属,另外制作工艺复杂,因此价格较高。气体探测器检测原理的核心部件是传感器。

      按传感器划分有催化燃烧式传感器、电化学传感器、半导体传感器、红外传感器和光离子传感器。催化燃烧式传感器属于高温传感器,其工作原理是气敏材料(Pt电热丝等)在通电状态下,可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧,电热丝由于燃烧而升温,从而使其电阻值发生变化。
      注意: 催化燃烧式检测的可实现是有条件的,必须保证检测环境中包含足够的氧气,在无氧的环境下这种检测方式可能无法检测任何可燃性气体。
      注意: 某些含铅化合物、硫化合物、硅类、磷化合物、硫化氢和 卤代烃可能会使传感器中毒或抑制,如果被检测的环境含有上诉物质应在合同中注明或选用抗上诉物质的类型传感器。
      英国bebur电化学传感器属于精密型传感器,电化学传感器通过与目标气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成。
      注意: 某些传感器要求电极之间存在偏压。传感器稳定需要30分钟至24小时,并需要三周时间来继续保持稳定。
      注意: 多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。传感器背面有一个通气孔以达到该目的。建议在使用非氧气背景气应用场合中与HRBEAST执行复检。
      注意: 高湿度及高干旱会影响传感器的使用寿命。瞬间压力变化可能产生一个暂态的传感器输出,也有可能达到误报警状态。
      半导体传感器属于广谱型传感器,其工作原理是金属氧化物半导体的表面在吸收气体后,电阻发生变化。
    注意:虽然半导体(固态)的预期寿命较长,但与其它类型的传感器相比,它们也更易于受到干扰气体的影响。因此,如果应用场合中出现其它背景气体,固态传感器可能会发出错误警报。
    红外传感器属于精密型传感器,它具有相当好的测量针对性。目前主要检测低碳链碳氢化合物和CO2
    注意: 红外传感器灵敏度高并不表示其准确性较其他类型传感器高。
      光离子传感器PID有一个紫外光源化学物质在它的激发下产生正、负离子就能被检测器轻易探测到。当分子吸收高能紫外线时就产生电离,分子在这种激发下产生负电子并形成正离子。这些电离的微粒产生的电流经过检测器的放大,就能在仪表上显示ppm级的浓度。这些离子经过电极后很快就重新组合到一起变成原来的有机分子。在此过程中分子不会有任何损坏; PID不会烧毁也不用经常更换标样气体。
      半导体式气体传感器是依据金属氧化物半导体材料,在空气中,在遇到当空气的氧化还原状态发生变化时,半导体才料的电导率会发生相应的变化,比如:当空气中弥漫一定浓度的酒精蒸汽时,二氧化锡半导体材料的电导率会升高,电阻下降;而这种变化的幅度与气体的浓度直接相关,这就是半导体式气体传感器!我们家庭排油烟机下面的电子鼻就是使用的这种传感器。
  电化学式气体传感器是依据气体的电化学氧化和还原的原理制备的,他的原理是与我们的电池几乎相同。比如,我们检测一氧化碳,CO在电解池的阳极被氧化成二氧化碳,而电解电流与CO的浓度有关。
  电化学传感器准确而灵敏,但是,由于大量使用贵金属,另外制作工艺复杂,因此价格较高。英国Bebur毒害气体检测仪采用就是电化学传感器。


涡街流量传感器的工作原理

  涡街流量传感器是基于卡门涡街原理研制出来的,它不仅可以测量体积流量,还可以测量质量流量。自从它发明以来,其发展速度迅速加快,渐渐取代了一些传统的流量传感器,在未来的流量测量中将占主导地位,目前广泛应用于蒸汽、压缩空气和液体流量的测量。工作原理在一定的流动条件下,一部分流体动能转化为流体振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系。在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街。

  涡街流量传感器特点:

  1、涡街流量传感器结构简单,没有可以运动部件,不会造成磨损,长期使用时,可靠性高。

  2、安装简单,维护方便。不需要另外增加导压管和支架,不用考虑受它们的影响,既节省了费用又提高了性能。

  3、内藏式传感器在测量的时候可以不直接接触被测介质,所以不会被腐蚀、污染,使用寿命长,性能稳定。

  4、测量范围宽,目前最高可达20比1。

  5、相对于差压流量计来说,它的压力损失小;相对于电磁流量传感器来说,它不易受干扰。此外,它的运行费用也低,对节能降耗有很大帮助。

  6、输出的信号是频率,它属于一种脉冲信号,不存在零点漂移,精度高,数据可靠。一、涡街流量传感器工作原理

  涡街流量传感器是基于卡门涡街原理研制出来的,它不仅可以测量体积流量,还可以测量质量流量。自从它发明以来,其发展速度迅速加快,渐渐取代了一些传统的流量传感器,在未来的流量测量中将占主导地位,目前广泛应用于蒸汽、压缩空气和液体流量的测量。工作原理在一定的流动条件下,一部分流体动能转化为流体振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系。在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街。

  涡街流量传感器特点:

  1、涡街流量传感器结构简单,没有可以运动部件,不会造成磨损,长期使用时,可靠性高。

  2、安装简单,维护方便。不需要另外增加导压管和支架,不用考虑受它们的影响,既节省了费用又提高了性能。

  3、内藏式传感器在测量的时候可以不直接接触被测介质,所以不会被腐蚀、污染,使用寿命长,性能稳定。

  4、测量范围宽,目前最高可达20比1。

  5、相对于差压流量计来说,它的压力损失小;相对于电磁流量传感器来说,它不易受干扰。此外,它的运行费用也低,对节能降耗有很大帮助。

  6、输出的信号是频率,它属于一种脉冲信号,不存在零点漂移,精度高,数据可靠。

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温湿度传感器选购方法

  (1)选择测量范围的方法

  和测量重量、温度一样,选择湿度传感器的时候首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外,高温、湿度测控一般是不需要全湿程(0-100%RH)测量。

  (2)选择测量精度的方法

  测量精度是湿度传感器重要的一个指标,因为每提高—个百分点,对湿度传感器来说就是上了一个台阶,甚至是上了一个档次。因为需要达到不同的精度,其产生的制造成本相差很大,售价也相差甚远。所以购买者一定要量体裁衣,不宜盲目地追求“高、精、尖”。如在不同温度下使用湿度传感器,其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知,相对湿度是温度的函数,温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5%RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温,则提出过高的测湿精度是不合适的。多数情况下,如果没有精确的控温手段,或者被测空间是非密封的,±5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间,或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合,再选用±3%RH以上精度的湿度传感器。而精度高于±2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到,更何况传感器自身了。相对湿度测量仪表,即使在20—25℃下,要达到2%RH的准确度仍是很困难的。通常产品资料中给出的特性是在常温(20℃±10℃)和洁净的气体中测量的。

  (3)考虑时漂和温漂

  在实际使用中,由于尘土、油污及有害气体的影响,使用时间一长,电子式湿度传器会产生老化,精度下降,电子式湿度传器年漂移量一般都在±2%左右,甚至更高。一般情况下,生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年,到期需重新标定。

  (4)其它注意事项

  湿度传感器是非密封性的,为保护测量的准确度和稳定性,应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度,还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大,就应放置多个传感器。有的湿度传感器对供电电源要求比较高,否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰,甚至无法工作。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。传感器需要进行远距离信号传输时,要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时,建议选用频率输出信号的湿度传感器。

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