可燃性氣體氣敏元件傳感器簡介

這是需求量最大的一類氣敏元件傳感器，包含各種烷類和有機蒸氣類（VOC）氣體，目前大量應用于抽油煙機、泄漏報警器和空氣清新機，已形成批量生產(chǎn)規(guī)模，每年約有500萬支以上的市場。隨著在油田、礦區(qū)、化工企業(yè)及家庭等生產(chǎn)生活領(lǐng)域廣泛用作氣體泄漏報警，特別是用于家庭氣體泄漏報警，如液化石油氣、天然氣及其他可燃性氣體的檢測報警等

教材僅要求簡單的熱敏電阻和光敏電阻特性實驗。由于氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，對氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。例如生活環(huán)境中的一氧化碳濃度達0.8～1.15 ml/L時，就會出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至暈厥等狀態(tài)，達1.84ml/L時則有在幾分鐘內(nèi)死亡的危險，因此對一氧化碳檢測必須快而準。

利用SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料，通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒，并以此為基體摻雜一定催化劑，經(jīng)適當燒結(jié)工藝進行表面修飾，制成旁熱式燒結(jié)型CO敏感元件，能夠探測0.005%～0.5%范圍的CO氣體。還有許多易爆可燃氣體、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的進行探測的傳感器。常用的主要有接觸燃燒式氣體傳感器、電化學氣敏傳感器和半導體氣敏傳感器等。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時對鉑絲通以電流，保持300℃～400℃的高溫，此時若與可燃性氣體接觸，可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。電化學氣敏傳感器一般利用液體（或固體、有機凝膠等）電解質(zhì)，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產(chǎn)生的電流，也可以是離子作用于離子電極產(chǎn)生的電動勢。半導體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應快、穩(wěn)定性好、使用簡單的特點，應用極其廣泛；下面重點介紹半導體氣敏傳感器及其氣敏元件。

半導體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測時阻值隨氣體濃度的增大而減??；P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。像SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料，屬于N型半導體，在200～300℃溫度它吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當遇到有能供給電子的可燃氣體（如CO等）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃氣體以正離子狀態(tài)吸附在金屬氧化物半導體表面；氧脫附放出電子，可燃行氣體以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使氧化物半導體導帶電子密度增加，電阻值下降?？扇夹詺怏w不存在了，金屬氧化物半導體又會自動恢復氧的負離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是半導體氣敏元件檢測可燃氣體的基本原理。

國產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導體管芯內(nèi)；旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫燒結(jié)而成。

氣敏元件的參數(shù)主要有加熱電壓、電流，測量回路電壓，靈敏度，響應時間，恢復時間，標定氣體（0.1%丁烷氣體）中電壓，負載電阻值等。QM-N5型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測，屬于N型半導體元件。靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，響應和恢復時間短，市場上應用廣泛。QM-N5氣敏元件參數(shù)如下：標定氣體（0.1%丁烷氣體，最佳工作條件）中電壓≥2V，響應時間≤10S，恢復時間≤30S，最佳工作條件加熱電壓5V、測量回路電壓10V、負載電阻RL為2K，允許工作條件加熱電壓4.5～5.5V、測量回路電壓5～15V、負載電阻0.5～2.2K。在氣敏元件的簡單測試電路（組成傳感器）中，電壓表指針變化越大，靈敏度越高；只要加一簡單電路可實現(xiàn)報警。常見的氣敏元件還有MQ-31（專用于檢測CO），QM-J1酒敏元件等。

煤氣傳感器

SX-213

測量原理: SX- 213 是基于4-20 mA變送器的錫氧化半導體，它可測量周圍一氧化碳濃度，周期間隔為1秒。氣體橫向靈敏度干擾相對比較低。

SX-213 用于新一代錫氧化半導體一氧化碳傳感器組件，它是 Sensorex多年經(jīng)驗積累研發(fā)的。

SX-213 傳感器適用于工業(yè)上一氧化碳濃度的控制。

操作電壓15-28VDC or 18-24VAC 功率消耗約 0,5W 最大10W 輸出4-20mA 線/log. or 2-10V 標準測量范圍0-200/400 ppm 操作溫度-30... 55OC

操作濕度max. 98% RH (無冷凝)

反映時間<120sec. (90%滿刻度)

摘自Sensorex 英文技術(shù)資料 煤氣傳感器:SX-213

可燃氣體探測器用以監(jiān)測周圍空氣中可燃氣體從0~100%LEL范圍內(nèi)的變化。該傳感器采用催化燃燒技術(shù)，傳感器可在現(xiàn)場更換。催化燃燒型傳感器對于種類繁多的可燃性氣體有敏銳的反應。該技術(shù)對于可燃性氣體具有普遍適用性。DETCON傳感器經(jīng)特殊設計有防中毒功能，能在多數(shù)工業(yè)環(huán)境中可靠工作五到十年。

最堅固的結(jié)構(gòu)

電解法拋光316SS不銹鋼結(jié)構(gòu)

100%環(huán)氧樹脂封裝電路

I/O輸入輸出多層保護（過壓，接線錯誤，抗電磁干擾/抗無線電波干擾）

防水，防腐蝕，防震動

模塊化設計、維護方便

模塊化設計

即插即用部件

最少的組件（通用設計理念）

快速螺紋拆卸（便于傳感器更換）

一體化標定接口

技術(shù)指標:

檢測原理：催化燃燒技術(shù)

量程：0-100%LEL

精度：0.5%LEL時：±3%；51-100%LEL時±5%

響應時間：T50<10s T90<30s

環(huán)境溫度：-40℃to75℃

環(huán)境濕度：0-100%RH(無冷凝)

信號輸出：4-20mA，RS-485

電源輸入：11.5-28VDC

耗電量：24VDC下<2W

電氣和防爆等級：Class 1;Division 1;Groups B,C,D;EX dIICT6

安全認證：CSA/NRTL(美國OSHA認證)

質(zhì)量保證期：傳感器：2年（有條件） 信號發(fā)生器：2年

運輸包裝尺寸：12.5″×9.5″×8″

電纜接口：3/4″NPT內(nèi)螺紋

電纜線徑與傳輸距離：

RVVP(3*1MM2):1200m; RVVP(3*1.5MM2):2000m; RVVP(3*2.5MM2):4000m;

探測器重量/帶包裝重量：4磅/5磅