一氧化碳傳感器屬于化學(xué)傳感器。化學(xué)傳感器主要由兩部分組成:傳導(dǎo)或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)?；谝谎趸?xì)怏w檢測(cè)的CO氣體檢測(cè)傳感器。可以檢測(cè)暴露在環(huán)境中的危險(xiǎn)氣體CO的濃度,并清楚地讀取氣體濃度、峰值和高、低濃度報(bào)警水平。如果當(dāng)前氣體高、低濃度值超過預(yù)設(shè)極限值,則報(bào)警將通過聲音、燈報(bào)警提醒用戶。
目前檢測(cè)氧化碳的傳感器按檢測(cè)原理主要分為半導(dǎo)體型、電化學(xué)型、紅外型與催化燃燒型,其主要工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)分析如下 半導(dǎo)體傳感器對(duì)氣體的敏感度取決于敏感元件被加熱的溫度。對(duì)一氧化碳的檢測(cè)而言,敏感元件被加熱的溫度為100“C以下。這個(gè)溫度遠(yuǎn)低于對(duì)其他氣體(如烷甲烷、氫氣、乙醇蒸汽等)的檢測(cè)溫度。可是,在如此低的溫度下,一氧化碳的響應(yīng)速度下降,而且其敏感特性很容易受大氣中的水蒸氣的影響。 為了解決這個(gè)問題,敏感元件采用從高溫到低溫交替加熱,在高溫期間,水蒸氣和其他混雜的氣體被從敏感元件表面清除,在低溫期間,敏感單元可以很好的檢測(cè)氧化碳，且具有優(yōu)良的靈敏度和再現(xiàn)性。
優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜,性能優(yōu)異
缺點(diǎn):功耗高,不適合電池供電使用,易受溫度、濕度、氣流等影晌,抗交叉干擾能力差,誤報(bào)率高。
2、電化學(xué)型
(1)工作原理及特性曲線
電化學(xué)型氣體傳感器的檢測(cè)原理如下圖所示。
當(dāng)電解槽的正負(fù)電極上施加一個(gè)固定電壓后,在作用極和對(duì)極上分別發(fā)生反應(yīng),以一氧化碳傳感器為例,其化學(xué)反應(yīng)式為：
這個(gè)氧化還原的可逆反應(yīng)在工作電極與對(duì)電極之間始終發(fā)生著,并在電極間產(chǎn)生電位差。但是由于在兩個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)都會(huì)使電極極化,這使得極間電位難以維持恒定,因而也限制了對(duì)一氧化碳濃度可檢測(cè)的范圍。
總反應(yīng)是一氧化碳被氧化成二氧化碳,電子流動(dòng)形成外部電流,電荷平衡則是電解液中的載流子流動(dòng)來(lái)完成。 電化學(xué)式氣體傳感器的最大特點(diǎn)是:電流與一氧化碳濃度完全成正比,輸出信號(hào)與氣體濃度呈良好的線性關(guān)系,所以信號(hào)處理和顯示非常方便。另一個(gè)特點(diǎn)是,因?yàn)槭浅胤磻?yīng),不需要加熱器,所以,電極間電壓可以使用干電池,不需要市電,而且便于攜帶式一氧化碳報(bào)警器。 優(yōu)點(diǎn):體積小,零功耗,靈敏度高,穩(wěn)定性好,線性好,重復(fù)性較好,影響速度快分辨率一般可以達(dá)到1ppm,壽命較長(zhǎng)。 缺點(diǎn):各品牌之間的價(jià)格、性能、工藝、抗干擾性能、受溫濕度變化等差異較大。
3、紅外型
紅外式傳感器的檢測(cè)原理是:由2種不同原子構(gòu)成的分子都有所謂偶極矩(偶極長(zhǎng)和偶極上一端電荷電量的乘積),當(dāng)氣體上照射了紅外光后,就會(huì)吸收由該氣體分子結(jié)構(gòu)決定了的特定波長(zhǎng)的光。
從吸收光譜的吸收波長(zhǎng)可以判定氣體的種類,從吸收的強(qiáng)度可以測(cè)定該氣體的濃度。
這種傳感器靈敏度、選擇性、特別是精度非常高,常用于儀表,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高,很少用在報(bào)警器上. 優(yōu)點(diǎn):寬量程,精度高,選擇性好,可靠性高,無(wú)吸附效應(yīng),不會(huì)中毒,不依賴氧氣,受環(huán)境干擾因素較小,壽命長(zhǎng). 缺點(diǎn):價(jià)格高,維護(hù)難度偏大,體積較大不適合便攜式儀器使用,低濃度檢測(cè)精度有待提高,不適合長(zhǎng)時(shí)間供電使用. 傳感器有一對(duì)催化燃燒式檢測(cè)元件其中一個(gè)元件對(duì)一氧化碳?xì)怏w非常敏感該元件上涂有多層催化劑另一個(gè)元件不敏感用于補(bǔ)償環(huán)境溫度變化。這一對(duì)檢測(cè)元件與另一對(duì)高精度電阻構(gòu)成惠斯登電橋。 優(yōu)點(diǎn):計(jì)量準(zhǔn)確,響應(yīng)快速,壽命較長(zhǎng) 缺點(diǎn):可燃性氣體范圍內(nèi),無(wú)選擇性。暗火工作,有引燃爆炸危險(xiǎn)。大部分元素有機(jī)蒸汽對(duì)傳感器都有中毒作用。
