详细解说气体传感器的基本工作原理是什么？

为了在工业环境中识别、检测、测量和确认气体的存在，需要气体传感器。根据区域中气体的体积和浓度，传感器将产生所谓的“相应电位差”，这会改变传感器内部材料的电阻水平。

从电阻水平的这种变化产生一个电信号，该信号被测量为输出电压。您的气体探测器将测量其传感器的输出电压，并为您提供相应的气体读数。

气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。

气体种类繁多，性质各异，因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等;用于检测有毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、砷烷等;用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉中的氧气、热处理炉中的二氧化碳;用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NOx、CH4、O3，家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还可分为干式和湿式两类;按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类;按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类。

1、电化学式传感器的工作原理：由膜电极和电解液 灌封而成。气体浓度信号将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是：反映速度快、准确(可用于ppm级)，稳定性好、能够定量检测，但 寿命较短(大于等于两年)。它主要适用于毒性气体的检测。目前国际上绝大部分毒气检测采用该类型传感器。

2、催化燃烧式传感器工作原理： 是由两只固定电阻构成惠斯登检测桥路。当含有可燃性混合气体扩散到检测元件上时，迅速进行无焰燃烧，并产生反应热，使热丝电阻值增大，电桥输出一个变化的 电压信号，这个电压信号的大小与可燃气体的浓度成正比。它的优点是：选择性好、反应准确、稳定性好、能够定量检测、不易产生误报、控制可靠、寿命三年左 右。它主要适用于可燃性气体的检测。目前国际上绝大部分可燃气体检测仪采用该类型传感器。

3.光学气体传感器：光学气体传感器主要有红外吸收型、光谱吸收型、荧光型等，以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波的吸收程度不同，可以通过测量红外吸收波长来检测气体。现在由于它的结构连接，费用一般都很高。

由不同原子构成的分子会有独特的振动、转动频率，当其受到相同频率的红外线照射时,就会发生红外吸收，从而引起红外光强的变化，通过测量红外线强度的变化就可以测得气体浓度;需要说明的是振动、转动是两种不同的运动形态，这两种运动形态会对应不同的红外吸收峰，振动和转动本身也有多样性;因此一般情况下一种气体分子会有多个红外吸收峰;根据单一的红外吸收峰位置只能判定气体分子中有什么基团，精确判定气体种类需要看气体在中红外区所有的吸收峰位置即气体的红外吸收指纹。但在已知环境条件下，根据单一红外吸收峰的位置可以大致判定气体的种类。由于在零下273摄氏度即绝对零度以上的一切物质都会产生红外幅射，红外幅射与温度正相关，因此，同催化元件一样，为消除环境温度变化引起的红外幅射的变化，红外气体传感器中会由一对红外探测器构成。

4.固态电解质气体传感器：固体电解质是以固体离子导电为电解质的化学电池。介于半导体和电化学之间。选择性、灵敏度比半导体高，寿命比电化学长，因此在很多方面得到了应用。缺点是响应时间长。固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质，当用作气体传感器时，它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用，其重要性仅次子金属—氧化物一半导体气体传感器。