何谓气体传感器/气体传感器的领军企业费加罗技研

何谓气体传感器 ~气体传感器的检测原理~

所谓气体传感器,是一种可以检查出目视不到的气体存在的传感装置。在以家用天燃气·丙烷气体报警器为主的空调与空气洁净器、汽车等领域广泛得到应用。现在对我公司最擅长的3中气体检测原理进行说明。

  • 半导体式
  • 催化燃烧式
  • 电化学式

何谓气体传感器

催化燃烧式气体传感器由对可燃气体进行反应的检测片(D)和不与可燃气体进行反应的补偿片(C)2个元件构成。如果存在可燃气体的话,只有检测片可以燃烧,因此检测片温度上升使检测片的电阻增加。
相反,因为补偿片不燃烧,其电阻不发生变化(图1)。这些元件组成惠斯通电桥回路(图2),不存在可燃气体的氛围中,可以调整可变电阻(VR)让电桥回路处于平衡状态。
然后,当气体传感器暴露于可燃气体中时,只有检测片的电阻上升,因此电桥回路的平衡被打破,这个变化表现为不均衡电压(Vout)而可以被检测出来。此不均衡电压与气体浓度之间存在图3所示的比例关系,因此可以通过测定电压而检出气体浓度。

■ (图1)测定电路

■ (图2)测试电路

■ (图3)

使用要求与注意事项

  • 使用时请务必阅读我公司的产品技术资料,对产品规格与使用条件进行确认。
  • 设计时要注意避免当电路上其他电子部件发生短路、开路等异常状况时给气体传感器带来超过额定值的电压、电流与温度。
  • 设计时要注意避免因气体传感器的故障而影响到其他的部件,直接或间接导致使用了气体传感器的机器产生误动作、冒烟、起火或其他不稳定的状态,使机器的安全性受损。
  • 如有必要,敬请考虑采取设置类似于保护电路这样的故障保护安全措施。

关于使用安全注意事项

关于使用电压
气体传感器一旦有过过电压经历,请不要使用。如果气体传感器被施加了超过额定值的电压,即使未出现引线熔断这样明显的物理性损伤,也有可能发生检测元件与引线、传感器特性受到影响与损伤的情况。
关于使用温度
请不要在超过额定温度的高温下使用气体传感器。如果在超过额定温度的高温环境下使用,传感器的特性很有可能会受到影响。
关于使用环境
  • 要避免在有可能使用了硅胶与含有硅的发胶、硅橡胶、硅腻子的场所使用或保管气体传感器。从含硅的产品蒸发出来的硅蒸汽如果吸附到传感器的检测部表面,在敏感材料之上形成一层覆膜的话,气体灵敏度会下降,而且不能复原。
  • 请不要将气体传感器长期暴露于硫化氢与硫氧化物、氯气、盐酸等腐蚀性高浓度气体环境中使用,这有可能导致引线与加热器线材腐蚀或断裂的情况发生。
  • 气体传感器如果受到碱金属的污染,气体传感器的特性有可能受到影响。尤其要避开盐水喷雾。
  • 气体传感器如果长时间暴露于10,000ppm以上高浓度的酒精等有机物蒸汽中,过滤器可能毁坏。此时,针对酒精的响应会比正常情况更大。
  • 气体传感器在使用过程中或保管过程中如果长时间暴露于高浓度的气体中,气体传感器的特性有可能会受到影响。
  • 气体敏感部的表面如果有水冻结的话,敏感材料有可能发生裂纹、传感器特性有可能受到影响。
  • 气体传感器在氧浓度为零或很低的环境中无法正常动作。为了让气体敏感部表面的可燃气体能够发生燃烧反应,一定程度的氧是必要的。
  • 气体敏感部表面的结露状态如果长时间存在的话,有可能对传感器的特性产生影响。在正常的室内环境下使用时产生的轻微结露不会对气体传感器产生重大的影响。
如何处理
  • 请不要将传感器浸入水中、或将水洒到传感器上,否则有可能对传感器的特性造成影响。
  • 无论是否通电,长时间将气体传感器暴露于过度的高湿与极端高温、或高浓度污染环境等严苛的环境时,其性能可能会受到影响。
  • 请不要让气体传感器受到强烈撞击。如果受到强烈撞击,可能会发生零位移动与引线断裂的情况。
  • 请不要随意分解气体传感器,也不要使本体与盖帽部位发生变形。
关于保管方法
  • 为避免受到撞击,请把气体传感器固定在工厂发货时的泡沫塑料盒里,放入密封袋保管。
  • 本产品要放入含有洁净空气的密封袋中保管,请不要加入氧化硅胶。
设计应用机器时的注意事项
  • 长时间非通电保管气体传感器或搭载了气体传感器的机器时,根据保管过程中环境条件的不同电阻值有可能发生变化。此变化是可逆的。
  • 非通电保管时间越长,达到气体传感器稳定所必需的预通电时间就会越长。
安装时的注意事项
  • 将气体传感器安装到基板时,建议尽可能采取手焊的方法。
  • 使用焊锡槽将本产品焊接到电路板时,请遵照以下条件进行。
    (1) 建议使用的助焊剂: 含氯量最小的松香助焊剂
    (2) 移动速度: 1~2m/分
    (3) 预加热器温度: 100±20℃
    (4) 焊锡槽温度: 250±10℃
    (5) 焊锡槽容许使用次数: 最多2次
  • 使用焊锡槽如果不符合上述条件,某些助焊剂会使传感器受到暴露于类似硅蒸汽中那样对传感器特性的影响,对此结果我们不能保证。
  • 为提高对湿度的耐受性、对气体的耐受性而用树脂涂膜时,树脂所含的化学成分溶剂可能会引起特性下降。
  • 气体传感器受到过度震动时,有可能发生零位移动、引起检测元件与引线共振而使引线断裂的情况发生。在将气体传感器安装到实用机器的工序中如果使用气动改锥或超声电焊机的话,就会发生类似的震动,因此在量产前要预先通过组试验对传感器特性产生的影响程度进行确认。
  • 半导体式
  • 催化燃烧式
  • 电化学式