电化学气体传感器产品概述

第一节 产品定义、性能及应用特点

电化学式传感器是以离子导电为基础制成，包括定电位电解、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。其中半导体气敏元件典型技术指标：测量范围为（1～10000）×10-6，重复误差小于2%，响应时间小于5s。

根据其电特性的形成不同，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。电化学式传感器主要用于分析气体，液体或溶于液体的固体成分，液体的酸碱度，电导率及氧化还原电位等参数的测量。

1、原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数，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；

2、可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数，和原电池式不同的是，需要由外界施加特定电压，除了能检测CO，NO，N02，02，S02等气体外，还能检测血液中的氧体积分数；

3、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体积分数；

4、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体积分数已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。

另外，根据传感器对信号的检测转换过程，传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出，如光敏电阻受到光照射时，电阻值会发生变化，直接把光信号转换成电信号输出；后者则要把输入给传感器的非电量先转换成另外一种非电量，然后再转换成电信号输出，如采用弹簧管敏感元件制成的压力传感器就属于这一类，当有压力作用到弹簧管时，弹簧管产生形变，传感器再把变形量转换为电信号输出。

第二节 发展历程

随着当前世界各国对于气体侦测技术的需求日益增加，相关的技术和仪器也得到了很好的发展，但是许多量测方法需要有大型昂贵的仪器设备，如气相层析仪/质谱仪、傅立叶转换红外线光谱仪、化学发光量测仪等，还不能大规模普及使用，而体积小，成本低的气体传感器则很好的解决了这个问题，已经在许多领域得到了应用。

气体传感器是当前比较热门的传感器技术，已经在工业生产、医学诊断、环境监测、国防等领域得到了广泛应用。我国在上世纪50年代已有相关方面的研究，与发达国家相比，在时间上并没有绝对的差距（一般国际上气体传感器起始与上世纪50年代的电化学传感器），不过国际上最早的气体传感器起始于上世纪20年代的催化燃烧气体传感器。

气体传感器市场发展的最大推动力是国际上对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，法规的建立专门用于降低由于在狭窄空间内危险气氛的存在所造成的事故数量，同时使得人们对家庭中出现的有害气体污染的关心程度大幅度增强，这就使得气体传感器有了广泛的市场，如今气体传感器已经广泛的运用到了工业、环保、国防等诸多领域。

目前，人们对气体的检测手段主要方法有以下几种：热导分析（常用于气相色谱分析）、磁式氧分析、电子捕获分析、紫外吸收分析、光纤传感器、半导体气敏传感器、化学发光式气体传感器、化学分析、电化学式传感器。在众多的分析设备中，一些设备，如化学发光式气体分析仪等，虽然具有检测灵敏度高、准确性强等优点，但由于体积庞大，不能用于现场实时监测，而且价格昂贵，超出一般检测用户的承受能力，所以其应用受到很大限制；其它一些分析设备，如半导体气敏传感器（如SnO2，ZnO等）[2-4]，灵敏度虽然比较高，但稳定性较差，工作温度大数在300℃以上，需要加热装置，一般只能用作报警器。

相对而言，电化学式传感器既能满足一般检测中对灵敏度和准确性的需要，又具有体积小、操作简单、携带方便、可用于现场监测且价格低廉等优点，所以，在目前已有的各类气体检测设备中，电化学传感器占有很重要的地位。

目前这种传感器的主要供应商遍布全世界，主要在德国、日本、美国，最近新加入几个欧洲供应商：英国、瑞士等。中国在这个领域起步很早，但是产业化进程效果不佳。



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