首頁 > 技術文章
我們本著誠信為本，質量至上的宗旨，力求優(yōu)良的服務，合理公道的價格，為各類用戶提供先進合理的技術方案和優(yōu)質的售前售后服務，竭誠為廣大新老客戶服務與合作！
德國DRAGER德爾格氣體傳感器是利用熱導率變化的半導體傳感器
DRAGER氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數(shù)轉化成對應電信號的轉換器。探測頭通過DRAGER氣體傳感器對氣體樣品進行調理，通常包括濾除雜質和干擾氣體、干燥或制冷處理儀表顯示部分。
DRAGER氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉換成可以被人員、儀器儀表、計算機等利用的信息的裝置！DRAGER氣體傳感器一般被歸為化學傳感器的一類，盡管這種歸類不一定科學。
“DRAGER氣體傳感器"包括：半導體DRAGER氣體傳感器、電化學DRAGER氣體傳感器、催化燃燒式DRAGER氣體傳感器、熱導式DRAGER氣體傳感器、紅外線DRAGER氣體傳感器、固體電解質DRAGER氣體傳感器等。
DRAGER氣體傳感器是化學傳感器的一大門類。從工作原理、特性分析到測量技術，從所用材料到制造工藝，從檢測對象到應用領域，都可以構成獨立的分類標準，衍生出一個個紛繁龐雜的分類體系，尤其在分類標準的問題上還沒有統(tǒng)一，要對其進行嚴格的系統(tǒng)分類難度頗大。接下來了解一下DRAGER氣體傳感器的主要特性：
1、穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指傳感器在整個工作時間內基本響應的穩(wěn)定性，取決于零點漂移和區(qū)間漂移。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內傳感器輸出響應的變化。區(qū)間漂移是指傳感器連續(xù)置于目標氣體中的輸出響應變化，表現(xiàn)為傳感器輸出信號在工作時間內的降低。理想情況下，一個傳感器在連續(xù)工作條件下，每年零點漂移小于10%。
2、靈敏度
靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸入變化量之比，主要依賴于傳感器結構所使用的技術。大多數(shù)DRAGER氣體傳感器的設計原理都采用生物化學、電化學、物理和光學。首先要考慮的是選擇一種敏感技術，它對目標氣體的閥限制（TLV-thresh-oldlimitvalue）或爆炸限（LEL-lowerexplosivelimit）的百分比的檢測要有足夠的靈敏性。
3、選擇性
選擇性也被稱為交叉靈敏度。可以通過測量由某一種濃度的干擾氣體所產生的傳感器響應來確定。這個響應等價于一定濃度的目標氣體所產生的傳感器響應。這種特性在追蹤多種氣體的應用中是非常重要的，因為交叉靈敏度會降低測量的重復性和可靠性，理想傳感器應具有高靈敏度和高選擇性。
4、抗腐蝕性
抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分數(shù)目標氣體中的能力。在氣體大量泄漏時，探頭應能夠承受期望氣體體積分數(shù)10~20倍。在返回正常工作條件下，傳感器漂移和零點校正值應盡可能小。
DRAGER氣體傳感器的基本特征，即靈敏度、選擇性以及穩(wěn)定性等，主要通過材料的選擇來確定。選擇適當?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料，使DRAGER氣體傳感器的敏感特性達到。
根據(jù)測量對象與測量環(huán)境
根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型。 要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。
靈敏度的選擇
通常，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的于擾信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
響應特性 （反應時間）
傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，應根據(jù)信號的特點 (穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應特性，以免產生過火的誤差。
線性范圍
傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。
優(yōu)點
紅外DRAGER氣體傳感器及儀器應用廣泛，適用于監(jiān)測近乎各種易氣體。具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴于氧氣、受環(huán)境干擾因素較小、壽命長等顯著優(yōu)點。并在未來逐步成為市場主流。
缺點
由于正在處于起步階段，技術壁壘高低，規(guī)模化生產程度低，造成成本高，基本在上千元左右。
半導DRAGER氣體傳感器
這種類型的傳感器在DRAGER氣體傳感器中約占60%，根據(jù)其機理分為電導型和非電導型，電導型中又分為表面型和容積控制型。
（1） SnO2半導體是典型的表面型氣敏元件，其傳感原理是SnO2為n 型半導體材料。當施加電壓時，半導體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導體中的電子形成了O2或O2原性氣體H2、CO、CH4存在時，使半導體表面電阻下降，電導上升，電導變化與氣體濃度成比例。NiO為p型半導體，氧化性氣體使電導下降，對O2敏感。ZnO半導體傳感器也屬于此種類型。
a. 電導型的傳感器元件分為表面敏感型和容積控制型，表面敏感型傳感材料為SnO2+Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V2O5 、金屬酞青、Pt —SnO2。 表面敏感型DRAGER氣體傳感器可檢測氣體為各種可燃性氣體CO、NO2、 氟利昂。傳感材料Pt —SnO2 的DRAGER氣體傳感器可檢測氣體為可燃性氣體CO、H2、CH4 。
b. 容積控制型傳感材料為Fe2O8和TiO2、CO-MgO —SnO2體傳感器可檢測氣體為各種可燃性氣體CO、NO2、氟利昂，傳感材料Pt —SnO2。
容積控制型半導體DRAGER氣體傳感器可檢測氣體為液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐氣尾氣。
（2）容積控制型的是晶格缺陷變化導致電導率變化，電導變化與氣體濃度成比例關系。
Fe2O8、TiO2屬于此種，對可燃性氣體敏感。
（3）熱線性傳感器，是利用熱導率變化的半導體傳感器，又稱熱線性半導體傳感器，是在Pt 絲線圈上涂敷SnO2層，Pt絲除起加熱作用外，還有檢測溫度變化的功能。施加電壓半導體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應增高，使Pt 絲溫度下降，阻值減小，P t絲阻值變化與氣體濃度為線性關系。
這種傳感器體積小、穩(wěn)定、抗毒，可檢測低濃度氣體，在可燃氣體檢測中有重要作用。
（4）非電導型的FET場效應晶體管DRAGER氣體傳感器，Pd —FET．場效應晶體管傳感器，利用Pd 吸收H z 并擴散達到半導體Si 和Pd的界面，減少Pd 的功函，這種對H2、CO敏感。非電導型FET場效應晶體管DRAGER氣體傳感器體積小，便于集成化，多功能，是具有發(fā)展前途的DRAGER氣體傳感器。 [2]
固體電解質DRAGER氣體傳感器
這種傳感器元件為離子對固體電解質隔膜傳導，稱為電化學池，分為陽離子傳導和陰離子傳導，是選擇性強的傳感器，研究較多達到實用化的是氧化鋯固體電解質傳感器，其機理是利用隔膜兩側兩個電池之間的電位差等于濃差電池的電勢。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質傳感器已成功地應用于鋼水中氧的測定和發(fā)動機空燃比成分測量等。
為彌補固體電解質導電的不足，近幾年來在固態(tài)電解質上鍍一層氣敏膜，把圍周環(huán)境中存在的氣體分子數(shù)量和介質中可移動的粒子數(shù)量聯(lián)系起來。 [2]
接觸燃燒式DRAGER氣體傳感器
接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣H2、CO、CH4的檢測。可燃氣體接觸表面催化劑
Pt 、Pd 時燃燒、破熱，燃燒熱與氣體濃富有關。這類傳感器的應用面廣、體積小、結構簡單、穩(wěn)定性好，缺點是選擇性差。 [2]
電化學DRAGER氣體傳感器
電化學方式的DRAGER氣體傳感器常用的有兩種：
（1）恒電位電解式傳感器
是將被測氣體在特定電場下電離，由流經的電解電流測出氣體濃度，這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，對毒性氣體檢測有重要作用。
（2）原電池式DRAGER氣體傳感器
在KOH電解質溶液中，Pt —Pb或Ag —Pb 電極構成電池，已成功用于檢測O2，其靈敏度高，缺點是透水逸散吸潮，電極易中毒。
光學DRAGER氣體傳感器
（1）直接吸收式DRAGER氣體傳感器
紅外線DRAGER氣體傳感器是典型的吸收式光學DRAGER氣體傳感器，是根據(jù)氣體分別具有各自固有的光譜吸收譜檢測氣體成分，非分散紅外吸收光譜對SO2、CO、CO2、NO等氣體具有較高的靈敏度。
另外紫外吸收、非分散紫外線吸收、相關分光、二次導數(shù)、自調制光吸收法對NO、NO2、SO2、烴類( CH4) 等氣體具有較高的靈敏度。
（2）光反應DRAGER氣體傳感器
光反應DRAGER氣體傳感器是利用氣體反應產生色變引起光強度吸收等光學特性改變，傳感元件是理想的，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。
（3）氣體光學特性的新傳感器
光導纖維溫度傳感器為這種類型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應、發(fā)熱。溫度改變，導致光纖溫度改變。利用光纖測溫已達到實用化程度，檢測氣體也是成功的。
此外，利用其它物理量變化測量氣體成分的傳感器在不斷開發(fā)，如聲表面波傳感器檢測SO2、NO2、H2S、NH3、H2 等氣體也有較高的靈敏度。
