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2. 氣體傳感器概述
國外從30年代開始研究開發氣體傳感器。過去氣體傳感器主要用於煤氣、液化石油氣、天然氣及礦井中的瓦斯氣體的檢測與報警，目前需要檢測的氣體種類由原來的還原性氣體(H2,C4H10,CH4)等擴展到毒性氣體(CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。
氣體傳感器種類繁多。按所用氣敏材料及氣敏特性不同，可分為半導體式、固體電解質式、電化學式、接觸燃燒式、高分子式等。
2.1 半導體氣體傳感器
這種傳感器主要使用半導體氣敏材料。自從1962年半導體金屬氧化物氣體傳感器問世以來，由於具有靈敏度高、響應快等優點，得到了廣泛的應用，目前已成為世界上產量最大、使用最廣的傳感器之一。按照檢測氣敏特征量方式不同分為電阻式和非電阻式兩種。
dianzushibandaotiqitichuanganqishitongguojianceqiminyuanjiansuiqitihanliangdebianhuaqingkuangergongzuode。zhuyaoshiyongjinshuyanghuawutaociqimincailiao。suizhejinnianlaifuhejinshuyanghuawu、混合金屬氧化物等新型材料的研究和開發，大大提高了這種氣體傳感器的特性和應用範圍。例如：WO3氣體傳感器可檢測NH3的濃度範圍為5 ppm～50 ppm,ZnO-CuO氣體傳感器對200 ppm的CO非常敏感。
非電阻式半導體氣體傳感器是利用氣敏元件的電流或電壓隨氣體含量而變化的原理工作的。主要有MOS二極管式和結型二極管式，以及場效應管式氣體傳感器。檢測氣體大多為氫氣、矽烷等可燃氣體。
2.2 固體電解質氣體傳感器
gutidianjiezhiqitichuanganqishiyonggutidianjiezhiqimincailiaozuoqiminyuanjian。qiyuanlishiqimincailiaozaitongguoqitishichanshenglizi，congerxingchengdiandongshi，celiangdiandongshicongerceliangqitinongdu。youyuzhezhongchuanganqidiandaolvgao，lingminduhexuanzexinghao，dedaoleguangfandeyingyong，jihudaruleshihua、環保、礦業等各個領域，僅次於金屬氧化物半導體氣體傳感器。如測量H2S的YST-Au-WO3、測量NH3的NH4+CaCO3等。
2.3 接觸燃燒式氣體傳感器
可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式兩種。其工作原理是：氣(qi)敏(min)材(cai)料(liao)在(zai)通(tong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)下(xia)，可(ke)燃(ran)性(xing)氣(qi)體(ti)氧(yang)化(hua)燃(ran)燒(shao)或(huo)在(zai)催(cui)化(hua)劑(ji)作(zuo)用(yong)下(xia)氧(yang)化(hua)燃(ran)燒(shao)，產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)使(shi)電(dian)熱(re)絲(si)升(sheng)溫(wen)，從(cong)而(er)使(shi)其(qi)電(dian)阻(zu)值(zhi)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，測(ce)量(liang)電(dian)阻(zu)變(bian)化(hua)從(cong)而(er)測(ce)量(liang)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)。這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)隻(zhi)能(neng)測(ce)量(liang)可(ke)燃(ran)氣(qi)體(ti)，對(dui)不(bu)燃(ran)性(xing)氣(qi)體(ti)不(bu)敏(min)感(gan)。例(li)如(ru)，在(zai)Pt絲上塗敷活性催化劑Rh和Pd等deng製zhi成cheng的de傳chuan感gan器qi，具ju有you廣guang譜pu特te性xing，即ji可ke以yi檢jian測ce各ge種zhong可ke燃ran氣qi體ti。接jie觸chu燃ran燒shao式shi氣qi體ti傳chuan感gan器qi在zai環huan境jing溫wen度du下xia非fei常chang穩wen定ding，並bing能neng對dui爆bao炸zha下xia限xian的de絕jue大da多duo數shu可ke燃ran性xing氣qi體ti進jin行xing檢jian測ce，普pu遍bian應ying用yong於yu石shi油you化hua工gong廠chang、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處的可燃性氣體的監測和報警。
2.4 高分子氣體傳感器
利用高分子氣敏材料的氣體傳感器近年來得到了很大的發展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時，其電阻、介電常數、材料表麵聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發生變化。主要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸、聚異丁烯、氨基十一烷基矽烷等。高分子氣敏材料由於具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易yi與yu微wei結jie構gou傳chuan感gan器qi和he聲sheng表biao麵mian波bo器qi件jian相xiang結jie合he，在zai毒du性xing氣qi體ti和he食shi品pin鮮xian度du等deng方fang麵mian的de檢jian測ce中zhong具ju有you重zhong要yao作zuo用yong。根gen據ju所suo用yong材cai料liao的de氣qi敏min特te性xing，這zhe類lei傳chuan感gan器qi可ke分fen為wei：通過測量氣敏材料的電阻來測量氣體濃度的高分子電阻式氣體傳感器；根據氣敏材料吸收氣體時形成濃差電池，測量電動勢來確定氣體濃度的濃差電池式氣體傳感器；根據高分子氣敏材料吸收氣體後聲波在材料表麵傳播速度或頻率發生變化的原理製成的聲表麵波氣體傳感器；以(yi)及(ji)根(gen)據(ju)高(gao)分(fen)子(zi)氣(qi)敏(min)材(cai)料(liao)吸(xi)收(shou)氣(qi)體(ti)後(hou)重(zhong)量(liang)變(bian)化(hua)而(er)製(zhi)成(cheng)的(de)石(shi)英(ying)振(zhen)子(zi)式(shi)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)。高(gao)分(fen)子(zi)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)對(dui)特(te)定(ding)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)靈(ling)敏(min)度(du)高(gao)，選(xuan)擇(ze)性(xing)好(hao)，且(qie)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)，能(neng)在(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)使(shi)用(yong)，可(ke)以(yi)補(bu)充(chong)其(qi)它(ta)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)不(bu)足(zu)。
3. 氣體傳感器的發展方向
目前，國內外對新的氣敏材料和氣體傳感器的研究非常活躍，其主要研究和發展方向主要集中在以下幾點：
首先，開發新的氣敏材料。主要措施是在傳統的半導體氣敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中摻雜一些元素，目前有很多這方麵的研究報道；其次是研製和開發複合型和混合型半導體氣敏材料和高分子氣敏材料，使這些材料對不同氣體具有高靈敏度、高選擇性、高穩定性。
另外，開發新的氣體傳感器，應用新材料、新工藝和新技術，對氣體傳感器的機理做進一步研究，使傳感器更加微型化和多功能化，並具有性能穩定、使用方便、價格低廉等特點。
同時，進一步采用計算機技術實現氣體傳感器的智能化。氣體傳感器和計算機技術相結合，出現了智能氣體傳感器-----電子鼻。國內外已成功開發了鑒別和檢測食品、香料等的電子鼻。研製開發新型仿生氣體傳感器-----仿生電子鼻是未來氣體傳感器發展的主要方向。
4. 氣體傳感器在氣體泄漏事故處置中的應用
4.1 用於可燃氣體監測報警
目前，氣敏材料的發展使得氣體傳感器的靈敏度高、性能穩定、結構簡單、體積小、價jia格ge便bian宜yi，並bing提ti高gao了le傳chuan感gan器qi的de選xuan擇ze性xing和he敏min感gan性xing。現xian有you的de燃ran氣qi報bao警jing器qi，多duo采cai用yong氧yang化hua錫xi加jia貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji氣qi敏min元yuan件jian，但dan選xuan擇ze性xing差cha，並bing且qie因yin催cui化hua劑ji中zhong毒du而er影ying響xiang報bao警jing的de準zhun確que性xing。半ban導dao體ti氣qi敏min材cai料liao對dui氣qi體ti的de敏min感gan性xing與yu溫wen度du有you關guan。常chang溫wen下xia敏min感gan度du較jiao低di，隨sui著zhe溫wen度du的de升sheng高gao，敏min感gan度du增zeng加jia，在zai一yi定ding溫wen度du下xia達da到dao峰feng值zhi。由you於yu這zhe些xie氣qi敏min材cai料liao在zai需xu要yao在zai較jiao高gao溫wen度du下xia(一般大於100℃)達到敏感度最好，這不僅要消耗額外的加熱功率，還會引發火災。
氣體傳感器的發展解決了這一問題。例如，氧化鐵係氣敏陶瓷所製的氣體傳感器，不需要添加貴金屬催化劑就可造成靈敏度高、穩定性好、具ju有you一yi定ding選xuan擇ze性xing的de氣qi體ti傳chuan感gan器qi。降jiang低di半ban導dao體ti氣qi敏min材cai料liao的de工gong作zuo溫wen度du，大da大da提ti高gao它ta們men在zai常chang溫wen下xia的de靈ling敏min度du，使shi其qi能neng在zai常chang溫wen下xia工gong作zuo。目mu前qian，除chu了le常chang用yong的de單dan一yi金jin屬shu氧yang化hua物wu陶tao瓷ci外wai，又you開kai發fa了le一yi些xie複fu合he金jin屬shu氧yang化hua物wu半ban導dao體ti氣qi敏min陶tao瓷ci和he混hun合he金jin屬shu氧yang化hua物wu氣qi敏min陶tao瓷ci。
將氣體傳感器安裝在易燃、易爆、有毒有害氣體的生產、儲運、使(shi)用(yong)等(deng)場(chang)所(suo)中(zhong)，及(ji)時(shi)檢(jian)測(ce)氣(qi)體(ti)含(han)量(liang)，及(ji)早(zao)發(fa)現(xian)泄(xie)漏(lou)事(shi)故(gu)。並(bing)將(jiang)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)聯(lian)動(dong)，使(shi)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)在(zai)氣(qi)體(ti)到(dao)達(da)爆(bao)炸(zha)極(ji)限(xian)前(qian)動(dong)作(zuo)，將(jiang)事(shi)故(gu)損(sun)失(shi)控(kong)製(zhi)在(zai)最(zui)低(di)。同(tong)時(shi)，氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)和(he)價(jia)格(ge)的(de)降(jiang)低(di)，使(shi)之(zhi)進(jin)入(ru)家(jia)庭(ting)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。分(fen)析(xi)儀(yi)| 溶氧計| 電導度計| PH計| 酸堿計| 真空表| CO一氧化碳檢測器| 燃燒氣體檢測儀| 泄露氣體檢測儀| 高斯計| 電磁場測試儀| 電源供應器| 有紙記錄儀| 無紙記錄儀| 電能質量分析儀| 多功能測試儀|電容表| 硬度計| 零件盒|
4.2 在氣體檢測及事故處置中的應用
4.2.1 檢測氣體種類及特性
在氣體泄漏事故發生後，事故處置將圍繞采樣檢測、確定警戒區域、組織危險區域內群眾撤離、搶救中毒人員、堵漏、洗xi消xiao等deng方fang麵mian展zhan開kai。進jin行xing處chu置zhi的de第di一yi個ge方fang麵mian應ying該gai是shi盡jin量liang減jian少shao泄xie漏lou對dui人ren員yuan的de傷shang害hai，這zhe就jiu要yao求qiu了le解jie泄xie漏lou氣qi體ti的de毒du性xing。氣qi體ti的de毒du性xing指zhi泄xie漏lou使shi物wu質zhi能neng夠gou擾rao亂luan人ren們men機ji體ti的de正zheng常chang反fan應ying，因yin而er降jiang低di人ren在zai事shi故gu中zhong製zhi訂ding對dui策ce和he減jian輕qing傷shang害hai的de能neng力li。美mei國guo消xiao防fang協xie會hui將jiang物wu質zhi的de毒du性xing分fen為wei以yi下xia幾ji類lei：
日本三和 Sanwa 數字萬用表 模擬萬用表 鉗型表 絕緣電阻計 接地電阻計 光度計 照度計溫度計 溫度表 光功率計 附件 鉗型傳感器 轉速計 測速儀 轉速表
N\H=0 火災時除一般可燃物危險外，短期接觸沒有其它危險的物質；
N\H=1 短期接觸可引起刺激，致人輕微傷害的物質；
N\H=2 高濃度或短期接觸可致人暫時失去能力或殘留傷害；
N\H=3 短期接觸可致人嚴重的暫時或殘留傷害；
N\H=4 短暫接觸也能致人死亡或嚴重傷害。
注：以上毒性係數N\H值隻是用來表示人體受害的程度，不能用於工業衛生和環境的評價。
紅外線測溫儀 紅外測溫儀 | 溫度計溫度表 | 溫濕度計 | 溫度傳感器 熱電偶探頭
由you於yu有you毒du氣qi體ti可ke通tong過guo人ren的de呼hu吸xi係xi統tong進jin入ru人ren體ti造zao成cheng傷shang害hai，在zai處chu置zhi有you毒du氣qi體ti泄xie漏lou事shi故gu時shi的de安an全quan防fang護hu必bi須xu迅xun速su完wan成cheng。這zhe就jiu要yao求qiu事shi故gu處chu置zhi人ren員yuan在zai到dao達da事shi故gu現xian場chang後hou，在zai最zui短duan的de時shi間jian內nei能neng夠gou了le解jie氣qi體ti的de種zhong類lei、毒性等特性。
將jiang氣qi體ti傳chuan感gan器qi陣zhen列lie與yu計ji算suan機ji技ji術shu相xiang結jie合he，組zu成cheng智zhi能neng氣qi體ti探tan測ce係xi統tong，能neng夠gou做zuo到dao迅xun速su準zhun確que識shi別bie氣qi體ti種zhong類lei，從cong而er測ce出chu氣qi體ti的de毒du性xing。智zhi能neng氣qi體ti傳chuan感gan係xi統tong由you氣qi敏min陣zhen列lie、信(xin)號(hao)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)和(he)輸(shu)出(chu)係(xi)統(tong)組(zu)成(cheng)。采(cai)用(yong)多(duo)個(ge)具(ju)有(you)不(bu)同(tong)敏(min)感(gan)特(te)性(xing)的(de)氣(qi)敏(min)元(yuan)件(jian)組(zu)成(cheng)陣(zhen)列(lie)，利(li)用(yong)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)模(mo)式(shi)識(shi)別(bie)技(ji)術(shu)對(dui)混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)進(jin)行(xing)氣(qi)體(ti)識(shi)別(bie)和(he)濃(nong)度(du)監(jian)測(ce)。同(tong)時(shi)，將(jiang)常(chang)見(jian)有(you)毒(du)、有害、易燃氣體的種類、性質、毒性輸入計算機，並根據氣體的性質編製事故處置預案輸入計算機。當泄漏事故發生後，智能氣體探測係統將按下麵程序工作：
進入現場→吸附氣體樣品→氣敏元件產生信號→計算機識別信號→計算機輸出氣體種類、性質、毒性及處置方案。
由(you)於(yu)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)較(jiao)高(gao)，在(zai)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)很(hen)低(di)的(de)時(shi)候(hou)就(jiu)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，而(er)不(bu)必(bi)深(shen)入(ru)事(shi)故(gu)現(xian)場(chang)，以(yi)避(bi)免(mian)不(bu)了(le)解(jie)情(qing)況(kuang)而(er)造(zao)成(cheng)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)傷(shang)害(hai)。使(shi)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)處(chu)理(li)，以(yi)上(shang)過(guo)程(cheng)可(ke)以(yi)迅(xun)速(su)完(wan)成(cheng)。這(zhe)樣(yang)，可(ke)以(yi)迅(xun)速(su)準(zhun)確(que)地(di)采(cai)取(qu)有(you)效(xiao)的(de)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)，實(shi)施(shi)正(zheng)確(que)的(de)處(chu)置(zhi)方(fang)案(an)，將(jiang)事(shi)故(gu)損(sun)失(shi)降(jiang)低(di)到(dao)最(zui)低(di)程(cheng)度(du)。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)係(xi)統(tong)中(zhong)存(cun)儲(chu)常(chang)見(jian)氣(qi)體(ti)的(de)性(xing)質(zhi)及(ji)處(chu)置(zhi)預(yu)案(an)等(deng)信(xin)息(xi)，如(ru)果(guo)知(zhi)道(dao)泄(xie)漏(lou)事(shi)故(gu)中(zhong)氣(qi)體(ti)的(de)種(zhong)類(lei)，可(ke)直(zhi)接(jie)在(zai)這(zhe)套(tao)係(xi)統(tong)中(zhong)查(zha)詢(xun)氣(qi)體(ti)性(xing)質(zhi)和(he)處(chu)置(zhi)方(fang)案(an)。
4.2.2 尋找泄漏點
當泄漏事故發生後，迅速尋找泄漏點，采取適當的堵漏措施是防止事故進一步擴大的必要條件。在有些情況下，由於管線較長、容器較多、xieloudianjiaoyinbidengyuanyin，tebieshixieloujiaoqingshi，xieloudiandexunzhaobijiaokunnan。youyuqitidekuosanxing，qiticongrongqihuoguanxianzhongxielouchuyihou，zaiwaibufengliheneibunongdutidudezuoyongxia，kaishixiangsizhoukuosan，jilixieloudianyuejin，qitidenongduyuegao。genjuzheyitedian，shiyongzhinengqitichuanganqikejiejuezheyiwenti。yujianceqitizhongleidezhinengchuanganxitongbutongdeshi，zhezhongxitongdeqiminzhenliexuanyongruoganminganxingbufenzhongdiedeqiminyuanjianzucheng，shichuanganxitongduimouyizhongqitideminganxingzengqiang，liyongjisuanjichuliqiminyuanjiandexinhaobianhua，keyihenkuaijiancechuqitidenongdubianhua，ranhougenjuqitinongdubianhuazhaodaoxieloudian。
目前，氣敏元件集成化使傳感器係統的微型化成為可能。例如，日本鬆下公司研製的一種集成化超微粒傳感器，可探測氫氣、甲烷等氣體，集中在2 mm見(jian)方(fang)的(de)矽(gui)片(pian)上(shang)。同(tong)時(shi)，計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)可(ke)以(yi)使(shi)這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)的(de)探(tan)測(ce)速(su)度(du)更(geng)快(kuai)。因(yin)此(ci)，可(ke)以(yi)開(kai)發(fa)小(xiao)型(xing)易(yi)於(yu)攜(xie)帶(dai)的(de)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)係(xi)統(tong)。將(jiang)這(zhe)一(yi)係(xi)統(tong)和(he)合(he)適(shi)的(de)圖(tu)像(xiang)識(shi)別(bie)技(ji)術(shu)相(xiang)結(jie)合(he)，利(li)用(yong)遙(yao)控(kong)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)使(shi)它(ta)自(zi)動(dong)進(jin)入(ru)隱(yin)蔽(bi)空(kong)間(jian)、有毒有害等人員不宜進入的地點工作，查找泄漏點的位置。
5. 結束語
開發新的氣體傳感器，特別是開發和完善智能氣體傳感係統，使之可以在氣體泄漏事故中起到報警、檢測、識別、智能決策等方麵的作用，大大提高氣體泄漏事故處置的工作效率和安全性，對於控製事故損失具有重要的作用。
suizhexindeqimincailiaobuduanchuxian，qitichuanganqidezhinenghuayededaolekuaisufazhan。xiangxinzaibujiudejianglai，jianghuiyoujishugengjiachengshudezhinengqitichuanganxitongwenshi，daoshiqitixieloushigudechuzhixianzhuangjianghuidaweigaiguan。
