氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器。本文將詳細介紹氣體傳感器分類及特性以及選型原則。

氣體傳感器選型原則

1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型

要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的氣體傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。

在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。

2、靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

3、頻率響應特性

傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。

傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。

在動態測量中，應根據信號的特點（穩態、瞬態、隨機等）響應特性，以免產生過火的誤差。

4、線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

但實際上，任何傳感器都不能保證優良的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

5、穩定性

傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環境。因此，要使傳感器具有良好的穩定性，氣體傳感器必須要有較強的環境適應能力。

在選擇傳感器之前，應對其使用環境進行調查，并根據具體的使用環境選擇合適的傳感器，或采取適當的措施，減小環境的影響。

傳感器的穩定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發生變化。

在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩定性要求更嚴格，要能夠經受住長時間的考驗。

6、精度

精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。

如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用優良量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得準確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。

氣體傳感器分類

一、熱電堆氣體傳感器

熱電堆氣體傳感器是一種最早開發的氣體傳感器，它可以檢測出各種氣體，例如二氧化碳、甲烷、氧氣等。它由一個熱電堆探頭和一個電路板組成，熱電堆探頭可以檢測出氣體的濃度，電路板把這些信號傳輸到顯示器上，以便用戶查看檢測結果。

二、光學氣體傳感器

光學氣體傳感器是一種最新的氣體傳感器，它可以檢測出各種氣體，例如二氧化碳、甲烷、氧氣等。光學傳感器由一個光學探頭和一個電路板組成，光學探頭可以檢測到氣體的濃度，并把信號傳輸到電路板上，以便用戶查看檢測結果。

三、電化學氣體傳感器

電化學氣體傳感器是一種常見的氣體傳感器，它可以檢測出各種氣體，例如二氧化碳、甲烷、氧氣等。它由一個電化學探頭和一個電路板組成，電化學探頭可以檢測出氣體濃度，電路板把這些信號傳輸到顯示器上，以便用戶查看檢測結果。

四、金屬氣體傳感器

金屬氣體傳感器是一種常見的氣體傳感器，它可以檢測出各種氣體，例如二氧化碳、甲烷、氧氣等。它由一個金屬探頭和一個電路板組成，金屬探頭可以檢測出氣體的濃度，電路板把這些信號傳輸到顯示器上，以便用戶查看檢測結果。

五、紅外氣體傳感器

紅外氣體傳感器是一種新型的氣體傳感器，它可以檢測出各種氣體，例如二氧化碳、甲烷、氧氣等。它由一個紅外探頭和一個電路板組成，紅外探頭可以檢測出氣體的濃度，電路板把這些信號傳輸到顯示器上，以便用戶查看檢測結果。

氣體傳感器的特性

1、穩定性

穩定性是指傳感器在整個工作時間內基本響應的穩定性，取決于零點漂移和區間漂移。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內傳感器輸出響應的變化。區間漂移是指傳感器連續置于目標氣體中的輸出響應變化，表現為傳感器輸出信號在工作時間內的降低。理想情況下，一個傳感器在連續工作條件下，每年零點漂移小于10％。

2、靈敏度

靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比，主要依賴于傳感器結構所使用的技術。大多數氣體傳感器的設計原理都采用生物化學、電化學、物理和光學。首先要考慮的是選擇一種敏感技術，它對目標氣體的閥限制或低爆炸限的百分比的檢測要有足夠的靈敏性。

3、選擇性

選擇性也被稱為交叉靈敏度。可以通過測量由某一種濃度的干擾氣體所產生的傳感器響應來確定。這個響應等價于一定濃度的目標氣體所產生的傳感器響應。這種特性在追蹤多種氣體的應用中是非常重要的，因為交叉靈敏度會降低測量的重復性和可靠性，理想傳感器應具有高靈敏度和高選擇性。

4、抗腐蝕

性抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分數目標氣體中的能力。在氣體大量泄漏時，探頭應能夠承受期望氣體體積分數10～20倍。在返回正常工作條件下，傳感器漂移和零點校正值應盡可能小。氣體傳感器的基本特征，即靈敏度、選擇性以及穩定性等，主要通過材料的選擇來確定。選擇適當的材料和開發新材料，使氣體傳感器的敏感特性達到優。