氣體分析儀傳感器檢測(cè)氣體的原理多樣，主要基于不同氣體與敏感材料或物理場(chǎng)之間的相互作用產(chǎn)生可測(cè)量的信號(hào)變化。以下結(jié)合各類傳感器技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

一、催化燃燒式傳感器  

原理：可燃?xì)怏w在催化劑（如鉑絲）表面發(fā)生無(wú)焰燃燒，釋放熱量導(dǎo)致鉑絲電阻變化，通過(guò)惠斯通電橋測(cè)量電阻差值計(jì)算濃度。  

特點(diǎn)：適用氣體：甲烷、丙烷等可燃?xì)怏w。  

優(yōu)勢(shì)：線性輸出、成本低、穩(wěn)定性較好。  

局限：需氧氣參與，高濃度氣體易損壞傳感器，無(wú)法檢測(cè)非可燃性氣體。  

 二、電化學(xué)傳感器  

原理：氣體在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與濃度成正比的電流信號(hào)。電解液可為液態(tài)或固態(tài)。  

特點(diǎn)：適用氣體：有毒氣體（如CO、H?S、Cl?）、氧氣。  

優(yōu)勢(shì)：選擇性較好，靈敏度高（ppm級(jí)）。  

局限：壽命受電解液蒸發(fā)影響（通常2年左右），需定期校準(zhǔn)。  

三、光學(xué)式傳感器  

1. 紅外傳感器（IR）

原理：基于朗伯-比爾定律，氣體吸收特定波長(zhǎng)的紅外光，通過(guò)檢測(cè)透射/反射光強(qiáng)變化計(jì)算濃度。  

分類：非分散紅外（NDIR）：適用于CO?、CH?等。  

開(kāi)路式紅外：用于大范圍監(jiān)測(cè)，但易受水汽、粉塵干擾。  

優(yōu)勢(shì)：抗中毒、壽命長(zhǎng)、高精度。  

局限：無(wú)法檢測(cè)對(duì)稱分子氣體（如H?、O?）。  

 2. 光離子化檢測(cè)器（PID）  

原理：紫外燈電離氣體分子，測(cè)量離子電流強(qiáng)度。  

適用氣體：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），如苯、酮類（電離勢(shì)＜紫外燈能量）。  

優(yōu)勢(shì)：響應(yīng)快（秒級(jí)）、靈敏度高（ppb級(jí)）。  

局限：對(duì)濕度敏感，無(wú)法檢測(cè)IP值高的氣體（如甲烷）。  

3. 熒光氧傳感器

原理：氧分子淬滅特定熒光，通過(guò)熒光強(qiáng)度衰減檢測(cè)氧濃度。  

應(yīng)用：醫(yī)療呼吸設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)。  

原理：氣體吸附導(dǎo)致金屬氧化物（如SnO?、ZnO）電導(dǎo)率變化，通過(guò)電阻變化反映濃度。  

特點(diǎn)： 適用氣體：廣譜可燃/有毒氣體。  

優(yōu)勢(shì)：成本低、小型化。  

局限：選擇性差、受溫濕度影響大，需高溫工作。  

五、熱學(xué)式傳感器  

1. 熱導(dǎo)式傳感器

原理：利用氣體與空氣的熱導(dǎo)率差異，測(cè)量熱敏元件電阻變化（如氫氣的高熱導(dǎo)率）。  

適用場(chǎng)景：高濃度可燃?xì)怏w（＞100%LEL）。  

2. 順磁氧傳感器

原理：氧氣具有強(qiáng)順磁性，在磁場(chǎng)中產(chǎn)生吸引力位移，通過(guò)位移量測(cè)氧濃度。  

優(yōu)勢(shì)：專一性強(qiáng)，精度高。  

六、其他特殊原理  

1. 固體電解質(zhì)傳感器：  

利用離子導(dǎo)電材料（如氧化鋯），通過(guò)離子遷移產(chǎn)生的電位差檢測(cè)氣體（如O?）。  

適用高溫環(huán)境，但響應(yīng)慢。  

2. 氣相色譜-傳感器聯(lián)用：  

  先分離氣體組分，再用傳感器（如TCD、FID）定量分析，適合復(fù)雜混合氣體。  

 主要傳感器類型對(duì)比  

傳感器類型                  檢測(cè)原理                                       典型氣體                               優(yōu)勢(shì)                                                        局限

催化燃燒式               燃燒熱導(dǎo)致電阻變化        可燃?xì)猓–H?、C?H?）         線性輸出、成本低                        需氧氣，高濃度易損壞  

電化學(xué)                         氧化還原電流                    毒性氣體（CO、H?S）         靈敏度高（ppm）                        壽命短（~2年）    

紅外（NDIR）          氣體吸收特定紅外光          CO?、CH?                              抗中毒、穩(wěn)定性好                          無(wú)法測(cè)H?/O?        

半導(dǎo)體                          氣體吸附改變電導(dǎo)率            廣譜氣體                              小型化、低成本                             選擇性差，溫濕度敏感    

光離子化（PID）     紫外電離氣體分子              VOCs（苯、甲醛）            響應(yīng)快（秒級(jí)），ppb級(jí)                 受濕度干擾                

 關(guān)鍵影響因素與校準(zhǔn)  

1. 環(huán)境干擾：溫度、濕度、壓力可能影響傳感器精度（如紅外傳感器需避免水汽）。  

2. 校準(zhǔn)需求：  

  零點(diǎn)校準(zhǔn)：在潔凈空氣中調(diào)整基準(zhǔn)值。  

 量程校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定濃度曲線。  

3. 交叉敏感性：多數(shù)傳感器對(duì)多種氣體有響應(yīng)（如半導(dǎo)體傳感器），需算法或?yàn)V膜補(bǔ)償。  

 總結(jié)  

氣體分析儀傳感器的選擇需綜合考慮目標(biāo)氣體屬性（可燃性、毒性、化學(xué)活性）、濃度范圍、環(huán)境條件及成本：  

工業(yè)安全監(jiān)測(cè)：催化燃燒（可燃?xì)怏w）、電化學(xué)（毒性氣體）；  

環(huán)境VOCs檢測(cè)：PID或紅外；  

氧氣監(jiān)測(cè)：電化學(xué)、順磁氧或熒光傳感器；  

高溫/復(fù)雜氣體：固體電解質(zhì)或氣相色譜聯(lián)用。  

技術(shù)進(jìn)步正推動(dòng)傳感器向微型化、陣列化（如納米多孔材料）和智能化（自診斷、物聯(lián)網(wǎng)集成）發(fā)展。