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4种气体检测原理进行说明。

  • 半导体式
  • 催化燃烧式
  • 电化学式
  • NDIR式

传感器元件构成与电极反应式

传感器由来自贵金属催化剂的检测极、对极与离子传导体构成。当CO等检测对象气体存在时,在检测极催化剂上与空气中的水蒸气发生(1)式所示的反应。

CO + H2O → CO2+ 2H+ + 2e- …(1)

检测极与对极接通电流(短路)后,检测极产生的质子(H+)与同时产生的电子(e-)分别通过离子传导体与外部电线(引线)各自到达对极,在对极上与空气中的氧之间发生(2)式所示的反应。

(1/2)O2 + 2H+ + 2e- → H2O …(2)

也就是说此传感器构成了由(1)(2)反应式形成的(3)反应式的全电池反应,可以认为是将气体作为活性物质的电池。

CO + (1/2)O2 → CO2 …(3)

当做气体传感器使用时,接通检测极与对极的电流,来测定其短路电流。

CO浓度检测原理公式

对流过外部电路的短路电流与气体浓度的关系,通过传感器进行适当的扩散控制(控制气体的流入量),呈现出式子(4)这样的比例关系(右图)。

I = F × (A/σ) × D × C × n …(4)

这里 I:短路电流;A:扩散孔面积;σ:扩散层长度;D:气体扩散系数;C:气体浓度;n:反应的电子数量

特长

反应式(1)所示的氧化电位由于比氧化电极电位的基准值(2H+ + 2e- ⇔ H2)要低(拥有较低电位),因此此反应不需要消耗来自外部的电压、温度等其他能量,可以有选择地进行,与别的检测方式相比在干扰性、重复性、节电方面要优越得多。

  • 半导体式
  • 催化燃烧式
  • 电化学式
  • NDIR式