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◆精密度0.02%
◆普遍與天平稱和漏斗一起使用
◆主要是以Kg為單位
◆具有穩(wěn)定性和重復(fù)性的特點(diǎn)
◆粉塵、潮濕容易對傳感器造成短路的影響,在那種環(huán)境下應(yīng)選用密閉性很高的稱重傳感器。
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氣體傳感器是氣體檢測系統(tǒng)的核心,通常安裝在探測頭內(nèi)。從本質(zhì)上講,氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器29048704。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進(jìn)行調(diào)理,通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸,甚至對樣品進(jìn)行化學(xué)處理,以便化學(xué)傳感器進(jìn)行更快速的測量。
氣體種類繁多,性質(zhì)各異,因此,氣體傳感器種類也很多。按待檢氣體性質(zhì)可分為:用于檢測易燃易爆氣體的傳感器,如氫氣、一氧化碳、瓦斯、汽油揮發(fā)氣等;用于檢測有du氣體的傳感器,如lv氣、硫化氫、砷烷等;用于檢測工業(yè)過程氣體的傳感器,如煉鋼爐中的氧氣、熱處理爐中的二氧化碳;用于檢測大氣污染的傳感器,如形成酸雨的NOx、CH4、O3,家庭污染如甲醛等。按氣體傳感器的結(jié)構(gòu)還可分為干式和濕式兩類;按傳感器的輸出可分為電阻式和費(fèi)電阻式兩類;按檢測院里可分為電化學(xué)法、電氣法、光學(xué)法、化學(xué)法幾類。
半導(dǎo)體氣體傳感器
半導(dǎo)體氣體傳感器可分為電阻型和非電阻型(結(jié)型、MOSFET型、電容型)。電阻型氣敏器件的原理是氣體分子引起敏感材料電阻的變化;非電阻型氣敏器件主要有M()s二極管和結(jié)型二極管以及場效應(yīng)管(M()SFET),它利用了敏感氣體會(huì)改變MOSFET開啟電壓的原理,其原理結(jié)構(gòu)與ISFET離子敏傳感器件相同。
電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器
作用原理
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等材料都存在氣敏效應(yīng)。用這些金屬氧化物制成的氣敏薄膜是一種阻抗器件,氣體分子和敏感膜之間能交換離子,發(fā)生還原反應(yīng),引起敏感膜電阻的變化。作為傳感器還要求這種反應(yīng)必須是可逆的,即為了消除氣體分子還必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。傳感器內(nèi)的加熱器有助于氧化反應(yīng)進(jìn)程。SnO2薄膜氣敏器件因具有良好的穩(wěn)定性、能在較低的溫度下工作、檢驗(yàn)氣體種類多、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn),是目前的主liucan品。此外,F(xiàn)e2O3也是目前廣泛應(yīng)用和研究的材料。除了傳統(tǒng)的SnO、SnO2和Fe2O3三大類外,目前又研究開發(fā)了一批新型材料,包括單一金屬氧化物材料、復(fù)合金屬氧化物材料以及混合金屬氧化物材料。這些新型材料的研究和開發(fā),大大提高了氣體傳感器的特性和應(yīng)用范圍。
選擇性是氣體傳感器的關(guān)鍵性能。如SnO2薄膜對多種氣體都敏感,如何提高SnO2氣敏器件的選擇性和靈敏度一直是研究的重點(diǎn)。主要措施有:在基體材料中加入不同的貴金屬或金屬氧化物催化劑,設(shè)置合適的工作溫度,利用過濾設(shè)備或透氣膜外過濾敏感氣體。在SnO2材料內(nèi)摻雜是改善傳感器選擇性的主要方法,添加Pt、Pd、Ir等貴金屬不僅能有效地提高元件的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間,而且,催化劑不同,導(dǎo)致不同的吸附傾向,從而改善選擇性。例如在SnO2氣敏材料中摻雜貴金屬Pt、Pd、Au可以提高對CH4的靈敏度,摻雜Ir可降低對CH4的靈敏度,摻雜Pt、Au提高對H2的靈敏度,摻雜Pd降低對H2的靈敏度。
工作溫度對傳感器的靈敏度有影響。下圖左圖為SnO2氣敏器件對各種氣體溫度的電阻特性曲線。由圖可見,器件在不同溫度下對各種氣體的靈敏度不同,利用這一特性可以識(shí)別氣體種類。
制備工藝對SnO2的氣敏特性也有很大的影響。如在SnO2中添加ThO2,改變燒結(jié)溫度和加熱溫度就可以產(chǎn)生不同的氣敏效應(yīng)。按質(zhì)量計(jì)算,在SnO2中加入3~5%的ThO2,5%的Sm2.在600℃的H2氣氛中燒結(jié),制成厚膜器件,工作溫度為400℃。則可作為CO檢測器件。上圖右圖是燒結(jié)溫度為600℃時(shí)氣敏器件的特性??煽闯?,工作溫度在170~200℃范圍內(nèi),對H2的靈敏度曲線呈拋物線,而對CO改變工作溫度則影響不大,因此,利用器件這一特性可以檢測H2。而燒結(jié)溫度為400℃制成的器件,工作溫度為200℃時(shí),對H2、CO的靈敏度曲線形狀都近似呈直線,但對CO的靈敏度要高得多,可以制成對CO敏感的氣體傳感器。