标签: 气体传感器

可燃气体和有毒气体检测报警系统（GDS，Gas Detection System）是用于实时监测生产、储运过程中可能泄漏的各类可燃和有毒气体的重要安全设施。随着物联网技术的发展，GDS系统的功能和配置也日益完善。根据GBT50493标准，一套完整的GDS系统应包括气体探测器、控制柜（含控制器）、交换机、操作站（含监控软件）等组件。 工采网将详细介绍GDS系统中常用的六种气体传感器的工作原理、优缺点及其在实际应用中的表现。 GDS系统的组成与功能 气体探测器 ：用于实时监测环境中各种可燃气体和有毒气体的浓度。 GDS系统控制柜（含控制器） ：接收并处理来自探测器的数据，触发报警信号，并可与安全仪表系统联动。 交换机 ：用于数据传输，确保各组件之间的通信畅通。 操作站（含监控软件） ：提供用户界面，显示实时数据和历史记录，支持远程监控和管理。 GDS系统不仅能及时发出警报，提醒操作人员采取应急措施，还可以联锁开启或关闭所在区域的风机或其他设备，以减轻气体泄漏带来的危害。 气体传感器分类与工作原理 1. 半导体式气体传感器 检测原理 ：利用金属氧化物或金属半导体氧化物材料与气体相互作用时产生的电导率变化来检测气体。 检测气体 ：可燃气体、有毒气体。 优缺点 ： 优点 ：成本低廉、灵敏度高、检测范围广、反应灵敏、寿命长。 缺点 ：需高温工作、对气体选择性差、稳定性较差、精确度不高、功率要求高、易中毒。 2. 催化燃烧式气体传感器 检测原理 ：通过惠斯登检测桥路检测可燃气体无焰燃烧产生的热量变化。 检测气体 ：可燃气体。 优缺点 ： 优点 ：选择性好、反应准确、稳定性好、定量检测、不易误报、与其他非可燃气体无交叉干扰。 缺点 ：无氧或缺氧环境中不能工作、不能检测高闪点和长链烷烃类气体、不能检测高浓度气体、易中毒。 3. 定电位电解式气体传感器 检测原理 ：通过膜电极和电解液检测气体分解成阴阳离子的变化。 检测气体 ：除VOC以外的有毒有害气体。 优缺点 ： 优点 ：反应速度快、精度高、能够定量检测、稳定性好。 缺点 ：成本高、对湿度敏感、寿命较短。 4. 迦伐尼电池式氧气传感器 检测原理 ：通过隔膜迦伐尼电池检测氧气在电极间的氧化还原反应。 检测气体 ：氧气。 优缺点 ： 优点 ：反应速度快、能够定量检测、稳定性好。 缺点 ：成本高、需要定期更换、寿命较短。 5. 红外式气体传感器 检测原理 ：利用气体对特定波长红外光的吸收特性进行检测。 检测气体 ：多数碳氢化合物可燃气体、二氧化碳。 优缺点 ： 优点 ：反应灵敏、检测精度高、抗中毒性好、可在缺氧环境中检测、使用寿命长。 缺点 ：结构复杂、成本高。 6. PID（光离子化气体检测器） 检测原理 ：利用紫外灯光源激发气体分子产生离子流，通过检测电流强度确定气体浓度。 检测气体 ：低浓度挥发性有机物（如苯、CS2、酚类、酮类、醛类）。 优缺点 ： 优点 ：反应灵敏、检测精度高、响应时间短、抗中毒性好、非破坏性检测、可在缺氧环境中检测。 缺点 ：成本高、高湿度和粉尘对其影响大。 结论 GDS系统通过集成多种类型的气体传感器，实现了对环境中有害气体的全面监测。每种传感器都有其独特的工作原理和适用场景，选择合适的传感器类型对于确保系统的可靠性和有效性至关重要。随着技术的进步，GDS系统将继续发展，为工业生产和环境保护提供更强大的安全保障。通过合理配置这些传感器，可以有效预防和应对潜在的安全隐患，保障人员和设备的安全。

01 物联网系统中为什么要使用气体传感器 物联网系统中使用气体传感器的原因主要有以下几点： 环境监测与保护 有害气体检测：气体传感器能够实时检测环境中的有害气体，如二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等，对于保护环境和人类健康至关重要。在工业生产、化学实验室、煤矿等环境中，这些传感器可以及时发现潜在的危险，避免事故发生。 空气质量监测：通过气体传感器监测空气中的污染物浓度，可以评估空气质量，为环境保护和治理提供数据支持。例如，在城市中部署气体传感器网络，可以实时监测空气质量，为居民提供健康指引。 工业生产与质量控制 工艺过程控制：在工业生产过程中，气体传感器可以用于监测和控制生产环境中的气体成分和浓度，确保生产过程的安全和稳定。例如，在化工行业中，通过监测反应釜中的气体成分，可以及时调整工艺参数，提高产品质量。 泄漏检测：气体传感器能够快速响应气体泄漏事件，发出警报并触发应急响应机制，防止事故扩大。这对于保障生产安全、减少经济损失具有重要意义。 智能家居与健康生活 室内空气质量监测：在智能家居系统中，气体传感器可以监测室内空气质量，如甲醛、TVOC等有害气体的浓度，为用户提供健康的生活环境。当室内空气质量不达标时，传感器可以联动空气净化器、新风系统等设备，自动改善室内空气质量。 健康监测：某些气体传感器还可以用于健康监测领域，如呼气分析仪可以检测人体呼出的气体成分，用于疾病诊断和健康评估。 数据收集与分析 物联网大数据：气体传感器作为物联网的重要组成部分，可以收集大量的气体浓度数据，并通过物联网平台进行分析和处理。这些数据对于了解环境变化趋势、优化生产流程、提升生活质量等方面具有重要意义。 智能决策支持：基于气体传感器收集的数据，物联网系统可以进行智能分析和预测，为政府、企业和个人提供决策支持。例如，在环保领域，通过分析气体浓度数据，可以制定更加精准的环保政策和措施。 其他具体应用场景 消费电子：集成到智能家居、可穿戴设备、智能手机等中，用于检测家用燃气的使用状况、挥发性有机物（VOC）以及氧气浓度等。 工业安全：在采矿、化工等行业用于检测有毒有害气体，以预防爆炸和中毒事故。 环境监测：检测室内外空气中的有害气体和污染物浓度，常用于城市的空气质量监测。 医疗市场：在治疗护理时用于呼吸分析。 食品农业：监测温室大棚和农产品仓库中的气体浓度，以控制果蔬的成熟度和评估食品的新鲜度。 建筑安全：在住宅和商业建筑中监测燃气泄露，预防火灾和爆炸风险。 交通运输：用于汽车尾气测量或重型车辆发动机控制的气体检测。 综上所述，物联网系统中使用气体传感器是出于环境监测与保护、工业生产与质量控制、智能家居与健康生活以及数据收集与分析等多方面的考虑。这些传感器在保障人类健康、提高生产效率、优化生活环境等方面发挥着重要作用。 02 气体传感器的定义 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。它能够探测气体样品，并通过滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷等处理，将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息。气体传感器一般被归为化学传感器的一类，尽管这种归类不一定科学，但它在化学传感器中占有重要地位。 03 气体传感器的原理 气体传感器的技术原理多种多样，主要基于物理、化学或生物效应。以下是一些常见的原理： 半导体原理：利用金属氧化物半导体材料在与特定气体接触时电阻率发生变化的特性来检测气体。这种传感器具有结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等优点，但受环境温度影响较大，且测量线性范围较小。 催化燃烧原理：在白金电阻的外表制备耐高温的催化剂层，可燃性气体在其表面催化燃烧，导致电阻值变化，该变化与可燃性气体浓度成正比。这种传感器对可燃性气体具有较高的灵敏度。 电化学原理：基于电化学反应原理，通过材料与目标气体之间的氧化还原过程来测量气体浓度。电化学传感器中的感测材料通常是一种电导率较高的金属催化剂，如铂或钨。 红外吸收原理：利用气体对红外光的吸收特性来测量气体浓度。当红外光通过被测气体时，气体分子会吸收特定波长的红外光，通过测量光的吸收程度可以推算出气体浓度。 光离子化原理（PID）：利用紫外光源使被测气体分子电离产生电荷流，电荷流的大小与气体浓度成正比。PID传感器具有高灵敏度、高分辨和实时性等优点。 04 气体传感器的分类 气体传感器可以根据不同的标准进行分类： 按机理分类：半导体气体传感器（约占60%），根据其机理分为电导型和非电导型，电导型中又分为表面型和容积控制型。 按物理量分类：可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。 按工作原理分类：可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 05 气体传感器的选型参数 在选择气体传感器时，需要考虑以下参数： 检测范围：检测仪在正常的工作条件下可以准确测量的被测气体的浓度范围。 示值误差：在实验条件下，检测仪的指示值与所用标准气体的浓度值之差。 响应时间：在实验条件下，从检测仪接触被测气体至到达稳定指示值的90%的时间。 报警误差：在实验条件下，检测仪的报警指示值与报警设定值之差。 06 气体传感器的使用注意事项 注意使用寿命：不同类型的气体传感器使用寿命不同，使用场景因素也可能影响气体传感器的使用寿命，因此要定期检测并避免过期使用。 定期校准：气体传感器需要经常性的校准和检测，以确保其正常稳定地工作。 注意浓度测量范围：任何超过或太低浓度的测量，都会使传感器测量误差增大或者使传感器发生损坏。 避免气体干扰：在选择气体传感器时，应当了解待测气体的性质，避免气体之间的干扰。 07 气体传感器的厂商 全球有许多知名的气体传感器厂商，如英国气盾GASSIELD传感器、美国Interface气体传感器、美国Honeywell霍尼韦尔气体传感器、英国CITY气体传感器、日本NEMOTO传感器、瑞士ABB传感器等。这些厂商在气体传感器的研发、生产和销售方面具有丰富的经验和先进的技术，为全球客户提供优质可靠的产品。 供应商A:炜盛 1、产品能力 （1）选型手册 （2）主推型号1:MQ-2 对应的产品详情介绍 MQ-2烟雾传感器 所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当烟雾传感器所处环境中存在可燃气体时，烟雾传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该烟雾传感器气体浓度相对应的输出信号。MQ-2烟雾传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种 气体传感器 可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本烟雾传感器。 硬件参考设计 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

手机作为一个集合体，它的功能已经远远超出人们最早之前对于它通讯设备的定位。很早之前就和很多朋友在探讨未来手机作为一个集合体，它的功能是越来越强、越来越多元化，还是随着智能穿戴类设备不断增多，它的其他属性会不断弱化？就从目前的趋势来看，手机的功能无疑是在越来越强。 通讯、社交、娱乐、导航这些手机标配功能就不用多说了，健康管理、移动支付、电器控制等新功能或者说新玩法在手机上也是越来越多，下一步手机还会加进什么呢？ 让你的智能手机拥有“嗅觉”，是目前一些气体传感器厂商在鼓吹的手机新应用。气体传感器作为一个大的门类已经存在了很多年，无论是电化学、催化还是半导体类气体传感器，在工业、石化、煤矿、民用安全等领域都有很多广泛的应用，但与大家日常生活的关联不是太大，所以很多人对气体传感器并不是太熟悉。反而是最近几年，大气污染越来越严重，家庭装修因为气体污染越来越多的见诸于媒体，大家才对大气监测越来越关注。 而随着mems技术的不断发展，使得气体传感器小型化、低功耗成为了可能。国外的mems气体监测模组已经可以做到一块钱硬币的大小，集成到手机里技术上已经基本不成问题。   但是技术可行消费者和市场不一定认可，就像之前 韩国三星就尝试过在Galaxy S4里使用温湿度传感器，但是反响非常平淡一样，气体传感器是不是能成为手机标配，现在得出结论还为时过早。 ​作为消费者，如果在您的手机里加入气体传感器，您觉得用处大吗？如果要检测气体，您觉得哪类气体检测您最为关心呢？也以此文做个小调查，听听您的观点。  

手机作为一个集合体，它的功能已经远远超出人们最早之前对于它通讯设备的定位。很早之前就和很多朋友在探讨未来手机作为一个集合体，它的功能是越来越强、越来越多元化，还是随着智能穿戴类设备不断增多，它的其他属性会不断弱化？就从目前的趋势来看，手机的功能无疑是在越来越强。 通讯、社交、娱乐、导航这些手机标配功能就不用多说了，健康管理、移动支付、电器控制等新功能或者说新玩法在手机上也是越来越多，下一步手机还会加进什么呢？ 让你的智能手机拥有“嗅觉”，是目前一些气体传感器厂商在鼓吹的手机新应用。气体传感器作为一个大的门类已经存在了很多年，无论是电化学、催化还是半导体类气体传感器，在工业、石化、煤矿、民用安全等领域都有很多广泛的应用，但与大家日常生活的关联不是太大，所以很多人对气体传感器并不是太熟悉。反而是最近几年，大气污染越来越严重，家庭装修因为气体污染越来越多的见诸于媒体，大家才对大气监测越来越关注。 而随着mems技术的不断发展，使得气体传感器小型化、低功耗成为了可能。国外的mems气体监测模组已经可以做到一块钱硬币的大小，集成到手机里技术上已经基本不成问题。   但是技术可行消费者和市场不一定认可，就像之前 韩国三星就尝试过在Galaxy S4里使用温湿度传感器，但是反响非常平淡一样，气体传感器是不是能成为手机标配，现在得出结论还为时过早。 ​作为消费者，如果在您的手机里加入气体传感器，您觉得用处大吗？如果要检测气体，您觉得哪类气体检测您最为关心呢？也以此文做个小调查，听听您的观点。  

导读：本文收录了全球39家知名气体传感器品牌(包括官方网站和品牌标识)，以及各大品牌经典型号的技术参数交叉对比，对于全面了解气体传感器市场供需状况，以及认识经典型号从全局把握，统筹选型有重要参考价值。(深度好文)         天津港危险化学品仓库爆炸事故有大约有40种2500吨危化品，危险品给我们带来如此沉痛的代价，在默默的祈祷重新还给天津人民一个清澈家园的时候，让我们来重新认识下危险品。常用危险化学品按其主要危险特性分为8类：爆炸品；压缩气体和液化气体；易燃液体；易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品；氧化剂和有机过氧化物；有**；放射性物品；腐蚀品。这些危化品大部分都是要通过传感器来检测存储以及运输中的状态，生活中也会遇到CO**、苯**、氨气泄露等状况，那么带有传感器的良好的检测系统，可以防患于未然，做到有备无患，进而让我们重新认识下传感器中的气体传感器。         一 气体传感器定义： 气体传感器是指能将被测气体的类别、浓度和成分转换为与其成一定关系的人们更易识别的信号(如电信号、声信号、光信号、数字信号等)的装置或器件，用来提供有关待测气体的存在及其浓度大小的信息。气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内，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。气体传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制等，现在的应用已经扩展到“舒适”(空气清新机、空调、微波炉)以及“环境监测”(一氧化碳检测、汽车尾气检测、臭味检测、氟利昂检测)等领域，在世界各地的家庭和工厂，为拯救众多生命和创造舒适环境方面作出了巨大贡献。         二 气体传感器分类：         气体传感器大致可以分为两大类即：物理类气体传感器和化学类气体传感器。         所谓的物理类气体传感器就是在传感器的工作过程中利用气体的物理性质，没有化学反应发生的气体传感器；反之则称为化学类的气体传感器。化学类的气体传感器虽然可靠性稍差，但由于它具有体积小巧、使用方便、探测迅速灵敏、价格低廉等突出优点而成为气体探测领域用量最大、最广泛的品种。         物理类气体传感器主要有：红外气体传感器和热导式气体传感器等；         化学类气体传感器主要有：半导体式气体传感器，接触燃烧(催化燃烧)式气体传感器，电化学式气体传感器，热线式气体传感器等；         三 气体传感器品牌：           四 如何选择传感器：         现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。         1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型：要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。         2、灵敏度的选择：通常在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的于扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。          3、响应特性(反应时间)：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性选择。          4、线性范围：传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。         5、稳定性：传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。         6、精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。         一般考察传感器应该关注以下几个技术指标：⑴检测范围和分辨率；⑵检测精度和重复性；⑶稳定性和零点漂移；⑷反应速度；⑸选择性和抗干扰能力；⑹抗**能力和寿命；⑺抗环境(温湿度)影响能力；⑻安全性，防爆性能和抗腐蚀性；⑼互换性和检修方便； ⑽体积小，重量轻；⑾电流小、节电性好。         五 常用气体半导体型号交叉选型 ： 延伸阅读：         气体传感器简史：20世纪初第一只半导体传感器诞生于英国，并一直在欧洲发展和应用，直到20世纪50年代半导体传感技术才流传到日本，费加罗技研的创始人田口尚义在1968年5月率先发明了半导体式气体传感器，它可以用简单的回路检测出低浓度的可燃性气体和还原性气体，同时将这个半导体式气体传感器命名为TGS(Taguchi Gas Sensor)内置在气体泄漏报警器中，日本和海外的许多家庭和工厂都设置了这些报警器，用于检测液化气等气体的泄漏，进而把这项技术推进到了顶峰。而欧洲人在发现了半导体传感器的种种不足后开始研究催化传感器和电化学传感器。气体传感器的理论直到70年代才传入到我们国家，80年代我国才开始研制气体传感器，整个生产技术主要继承于德国。 文中图片看不清楚可以点击附件下载原文