Sao401气体传感器简介
气体传感器是电子鼻系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体浓度转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、作干燥或制冷处理、样品抽吸、甚至对样品进行化学处理以便化学传感器进行更快速的测量。
采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。简单扩散是利用气体天然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体浓度的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是它将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。 样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道的情况，这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计。但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物如以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因为它们的吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。
在任何情况下，探头及其内部气体传感器都必须能够检测某给定值以上的气体浓度，并发出报警信号;或者说，当气体浓度低于给定值时，探头不允许发出警报。经常误警会使人对传感器的可靠性产生怀疑，而忽略正确发出的警报，最终可能造成严重的后果。
在介绍气体传感器之前，有必要先对气体传感器的一些特性作一介绍:
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。它由零点漂移和区间漂移来考察。零点漂移是指在没有目标气体时在整个工作时间内传感器对基本线性条件的响应的变
化，理想情况下，一个传感器可以在连续工作情况下每年零点漂移小于10%。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的响应变化，它表现为传感器输出在工作时间内的降低。一个传感器可以在连续工作情况下每年区间漂移小于10%。
2、灵敏度
灵敏度是指传感器的输出增量与被测输入量之比，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四种测定原理之一，即生物化学、电化学、物理、光学。在设计之初首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限值(TLU—thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL—lower explosive limit)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。它可以通过测量由某一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生产的传感器响应。这种特性在工业加工领域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的选择性。
4、抗腐蚀性
抗腐蚀性是指传感器暴露于高浓度目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探测器应能够承受期望气体浓度1020倍，在返回正常工作条件时，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。
另外，从经济性方面考虑，传感器还应具备以下条件:
1)低成本;
新密市人事劳动局2)长寿命;
3)易于标定和维护;
天眼第三卷4)无需复杂的外围设备;
5)所产生的电子信号不需要由复杂的电子电路来处理。
气体传感器的最基本特征，即灵敏度、选择性及稳定性等主要通过材料选择确定。选择适当的材料以及开发新材料和使敏感特性最优化是气体传感器的基本课题。
2气体传感器分类
气体传感器是化学传感器的一个大的门类。从它们的工作原理到测量技术，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。通常以气敏特性来分类，主要可分为:半导体型气体传感器，电化学型气体传感器，光化学型气体传感器，高分子气体传感器等。以下就目前技术上比较成熟、应用比较广泛的几类气体传感器的工作原理和制造工艺进行介绍。
1几种主要气体传感器工作原理人民之声网
(1)半导体气体传感器
半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属——金属氧化物材料做成的元件，与气体相互 作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。
自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来，半导体气体传感器已经成为当前应用最普遍、最具有实用价值的一类气体传感器，根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。
电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如，, ,, , 等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉，制造简单，灵敏度高，响应速度快，寿命长，对湿度敏感低和电路简单等优点。但必须工作于高温下，对气味或气体的选择性差，元件参数分散，稳定性不够理想，功率要求高，当探测气体中混有硫化物时，容易中毒。
现在除了传统的, 和三大类外，又研究开发了一批新型材料，包括单一金属氧化物材料，复合金属氧化物材料以及混合金属氧化物材料。这些新型材料的研究和开发，大大提高了气体传感器的特性和应用范围。
另外，通过在半导体内添加Pt, Pd, 等贵金属能有效地提高元件的灵敏度和响应时间。它能降低被测气体的化学吸附的活化能，因而可以提高其灵敏度和加快反应速度。催化剂不同，导致有利于不同的吸附试样，从而具有选择性。例如各种贵金属对基半导体气敏材料搀杂，Pt, Pd, Au提高对的灵敏度，降低对的灵敏度;Pt, Au提高对H2的灵敏度，而Pd降低对的灵敏度。利用薄膜技术、超粒子薄膜技术制造的金属氧化物气体传感器具有灵敏度高(可达ppb级)、一致性好、小型化、易集成等特点。
另一类半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式
(MOSFET)的非电阻式半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量而变化，主要检测氢和硅烷气等可燃性气体。其中，MOSFET气体传感器工作原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属(如把)接触发生反应，反应产物扩散到MOSFET的栅极，改变了器件的性能。通过分析器件性能的变化而识别VOC。通过改变催化金属的种类和膜厚可优化灵敏
度和选择性，并可改变工作温度。MOSFET气体传感器灵敏度高，但制作工艺比较复杂，成本高。
(2)电化学型气体传感器
电化学型气体传感器可分为原电池式，可控电位电解式，电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的浓度，市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器，近年来，又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。定电位式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的浓度，和原电池式不同的是，它需要由外界施加特定电压，它除了能检测, , , 齿轮模数, 等气体外，还能检测血液中的氧浓度。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的浓度。离子电极式气体传感器出现得较早，通过测量离子极化电流来检测气体的浓度。电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高，选择性好。论文库
(3)固体电解质气体传感器
固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池。70年代开始，固体电解质
气体传感器由于电导率高，灵敏度和选择性好，获得了迅速的发展，现在几乎打进了环保、节能、矿业、汽车工业等各个领域，其产量大、应用广，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。近来国外有些学者把固体电解质气体传感器分为下面三类:
I类:材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子相同的传感器，例如氧气传感器等。
II类:材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子不相同的传感器，例如用于测量氧气的由固体电解质和Pt电极组成的气体传感器。
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