感应器有哪几种类型,感应器分类及使用方法

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-04-12 22:28:08

电子发烧友网报道(文/李宁远)传感器作为感知周围环境的重要媒介,一直在诸多领域扮演着重要角色。和我们生活息息相关的气体传感,一直是传感器行业重要的细分领域,随着新材料,MEMS技术与电子电路技术的进步,气体传感也不断变化着。与此同时,不断发展的法规与安全标准对气体检测也提出了更严格的要求。

目前,按照技术原理气体传感器可划分为半导体气体传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器、光学气体传感器等多种类型。在气体传感器应用中,以半导体、电化学、光学技术流派为主。

半导体气体传感的广泛测量

半导体气体传感和利用热敏电阻进行温度检测类似,是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器,是最常见的气体传感方式,几乎占据了气体传感的半壁江山。

电阻型半导体气体传感器和其他电阻型传感一样,都是利用半导体接触气体时其阻值的改变来检测气体的成分或浓度。不过并不是所有半导体气体传感都是电阻型,非电阻型半导体气体传感器是利用半导体元件对气体的吸附和反应,使半导体的某些特性发生变化对气体进行直接或间接检测。

一般来说,电阻型半导体气体传感器通常灵敏度较高,而且体积小,响应时间和恢复时间都很快,加之该传感器类型已经发展得很成熟成本控制得很低,所以市面上这一类型的气体传感很主流。

非电阻式的主要有结型、MOSFET型、电容型这几种,其特点是对气体元素具有很强的选择性,如Pd对氢有选择性,这意味着这种类型的传感器对某一气体的检测极具针对性。非电阻式的气体传感多用在这种需要强选择性的应用上,同时它也易于使用和集成。

电化学气体传感功能趋于多样

电化学气体传感器通过催化被测气体,在电极表面发生氧化还原反应进而产生电流,所以天然的它的功耗就要比其他传感低。当然,它的普及要归因于良好的线性和不错的分辨率。线性的优势让其完成低浓度监测以及后续的校正都提供了便利,能够很好地实现定量检测。

在实际应用中电化学气体传感展现出的良好的敏感性与选择性,在多气体监测中起到了至关重要的作用。同样,此前电化学其他传感也产生了一些常为人诟病的问题,如较短的使用寿命以及对其他气体的交叉敏感问题。

不过随着传感元件技术的不断发展,这些问题现在已经解决得不错了。对目标气体进行针对性检测已经降低了很多交叉敏感困扰,当然必须承认的是,相较于其他气体传感类型,电化学气体传感在交叉敏感问题上仍然更差。

在现在集成化的趋势下,更多硬件功能更多的算法被嵌入到传感器中,多气体监测应用起来更合适。

复杂但高精光学气体传感

光学技术,自然也是气体传感中不可少的流派。利用光的吸收、散射、穿透特性,气体浓度被转化为光学信号从而直观地显示出来。光学气体传感,响应速度快、灵敏度高、精度也很高,但是相应地,不论哪种光学原理的传感,技术难度会偏高,价格也更贵,从市场份额来说也相对上面二者更低一些。

目前,主流的光学气体传感有红外吸收型、光谱吸收型、荧光型、光纤化学材料型。以红外为例,当气体被相同频率的红外线照射时,会发生红外线吸收,从而引起红外光强度的变化,通过测量红外强度的变化就能测量气体浓度。

这种传感,能够有效地分辨气体种类,抗干扰能力很强,能够很准确地测定气体的浓度。现在光学类气体传感发展得很快,随着工艺技术的进步,其成本会逐步下探,高精度的优势也会在更多应用中被利用起来。

小结

对于不同的应用场景,根据不同类型传感特性选择合适的气体传感才能更好地实现检测。此外从整个气体传感行业的发展来看,微型化和低功耗是很明朗的行业发展趋势,如何尽可能将更多的功能集成进传感中也是做出差异化的关键点。

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