一氧化碳传感器属于化学传感器。化学传感器主要由传导或转换系统两部分组成。基于一氧化碳气体检测的CO气体检测传感器。可检测暴露在环境中的危险气体CO气体浓度的浓度,并清楚地读取气体浓度、峰值和高低浓度报警水平。如果低浓度值超过预设极限值,报警将通过声音、灯报警提醒用户。
目前,根据检测原理,检测氧化碳的传感器主要分为半导体型、电化学型、红外型和催化燃烧型的主要工作原理及优缺点分析如下
1.半导体型传感器
半导体传感器对气体的敏感性取决于加热敏感元件的温度。对于一氧化碳检测,加热敏感元件的温度为100摄氏度以内。这个温度远低于其他气体(如烷甲烷)、氢气、乙醇蒸汽等的检测温度。但在如此低的温度下,一氧化碳的响应速度降低,其敏感性容易受到大气中水蒸气的影响。
为了解决这个问题,敏感元件从高温到低温交替加热。在高温下,从敏感元件表面去除水蒸气和其他混合气体。在低温下,敏感单元能很好地检测氧化碳,具有良好的灵敏度和再现性。
优点:价格便宜,性能优异;
缺点:功耗高,不适合电池供电,易受温度影响、湿度、气流等影响,抗交叉干扰能力差,误报率高。
2.电化学型传感器
在电解槽的正负电极上施加固定电压时,作用极和对极分别发生反应。以一氧化碳传感器为例,其化学反应类型为:
这种氧化还原的可逆反应总是发生在工作电极和对电极之间,并在电极之间产生电位差。但由于两个电极上的反应使电极极化,极间电位难以保持恒定,因此也限制了一氧化碳浓度的可检测范围。
总反应是一氧化碳被氧化成二氧化碳,电子流动形成外部电流,电荷平衡由电解质中的载流子流动完成。
电化学气体传感器最大的特点是电流与一氧化碳浓度完全成正比,输出信号与气体浓度线性关系良好,因此信号处理和显示非常方便。另一个特点是,由于它是常温反应,不需要加热器,所以电极间的电压可以使用干电池,不需要市场电力,而且便于携带一氧化碳报警器。
优点:体积小,功耗零,灵敏度高,稳定性好,线性好,重复性好,影响速度快,分辨率一般可达1ppm,寿命较长。
缺点:各品牌之间的价格、性能、工艺、抗干扰性能、温湿度变化等差异较大。
3.红外型传感器
红外传感器的检测原理是:由两种不同原子组成的分子具有所谓的偶极矩(偶极长度和偶极上端电荷电量的乘积)。当红外光照射在气体上时,它们会吸收由气体分子结构决定的特定波长的光。
气体的类型可以从吸收光谱的吸收波长来确定,气体的浓度可以从吸收强度来确定。
这种传感器的灵敏度、选择性、特别是精度很高,常用于仪表,但其结构复杂、成本高,很少用于报警器。
优点:宽度范围,精度高,选择性好,可靠性高,无吸附效果,无中毒,不依赖氧气,环境干扰因素小,使用寿命长。
缺点:价格高,维护难度大,体积大,不适合便携式仪器,需要提高低浓度检测精度,不适合长期供电。
4.催化燃烧型传感器
传感器有一对催化燃烧检测元件,其中一个对一氧化碳气体非常敏感。该元件涂有多层催化剂,另一个元件对补偿环境温度变化不敏感。这对检测元件与另一对高精度电阻构成惠斯登电桥。
优点:测量准确,响应快,使用寿命长;
缺点:在可燃气体范围内,无选择性。暗火工作,有点燃爆炸的危险。大多数元素的有机蒸汽都会中毒传感器。