第12章气体传感器课件

1、1. .烧结型烧结型 如图所示。如图所示。烧结型传感器通常具有较好的疏松表烧结型传感器通常具有较好的疏松表面，因此响应速度较快。这是最早使用的结构形式，面，因此响应速度较快。这是最早使用的结构形式，也是市场应用最广的结构形式，尤其适合于实验室和也是市场应用最广的结构形式，尤其适合于实验室和小批量工业生产。但其机械强度差，各传感器之间的小批量工业生产。但其机械强度差，各传感器之间的性能差异大。性能差异大。 在绝缘基片上制作薄在绝缘基片上制作薄膜的方法很多，包括真空膜的方法很多，包括真空溅射、反应蒸镀、化学气溅射、反应蒸镀、化学气相沉积、喷雾热解、溶胶相沉积、喷雾热解、溶胶- -凝胶法等。凝胶法等

2、。4Fe3O4+O26Fe2O3氧化还原 g g- -Fe2O3和和Fe3O4都属于尖晶石结构的晶体，进行都属于尖晶石结构的晶体，进行这种转变时晶体结构并不发生变化。这种转变时晶体结构并不发生变化。这种转变又是可这种转变又是可逆的逆的，当被测气体脱离后又氧化而恢复原状态。，当被测气体脱离后又氧化而恢复原状态。a0 ppmb14 ppmc140 ppmd1400 ppm 固有电阻的测定对于测量仪表固有电阻的测定对于测量仪表的要求并不高。的要求并不高。但是，对于测量时但是，对于测量时的环境却要求较高的环境却要求较高，必须在洁净空，必须在洁净空气环境中进行。所谓洁净空气环境气环境中进行。所谓洁净空气

3、环境见表见表12. .3。Loutca1 RUUR式中，式中，RC1为在体积浓度为为在体积浓度为C1的被测气体中的电阻值；的被测气体中的电阻值；RC2为在体积浓度为为在体积浓度为C2的被测气体中的电阻值；通常，的被测气体中的电阻值；通常，C1C2。21CCRR式中，式中，Ua为在洁净空气中工作时负载电阻上的电压为在洁净空气中工作时负载电阻上的电压输出；输出；Ug为在被测气体中工作时负载电阻上的电压为在被测气体中工作时负载电阻上的电压输出。输出。gauUUS 式中，式中，KA/ /B为在为在A、B混合气体中对混合气体中对A气体的选择性气体的选择性系数；系数；SA为在为在A气氛中的灵敏度；气氛中的

4、灵敏度；SB为在为在B气氛中气氛中的灵敏度。的灵敏度。BAA/BSSKVYSZ铂电极Oo2铂电极eIIO2pIO2pVYSZ铂电极Oo2铂电极eIIO2pIO2pO2+4e2Oo2式中，式中，Oo2 是是ZrO2离子晶离子晶体的晶格氧体的晶格氧离子离子。VYSZ铂电极Oo2铂电极eIIO2pIO2p电位式如图所示。电位式如图所示。电流式如图所示。电流式如图所示。AYSZ铂电极Oo2铂电极IIO2pIO2p极限电流式如图所示。极限电流式如图所示。AYSZ铂电极Oo2铂电极IIO2pIO2p 在电解过程中，电流由在电解过程中，电流由气体成分的扩散速度决定，气体成分的扩散速度决定，极限电流与气体极限

5、电流与气体体积体积浓度成浓度成正比。借此可进行检测，称正比。借此可进行检测，称为定电位电解式传感器。为定电位电解式传感器。-2e2HCO OHCO22OHe2H2O2122从总体上看发生了从总体上看发生了CO的氧化反应，即的氧化反应，即22COO21COe4)OH(Pb2OH4Pb2OH4e4OHO222 此外，也可以将贵金属与氧化铝等载此外，也可以将贵金属与氧化铝等载体充分混合后配成膏状，涂覆在铂丝线圈体充分混合后配成膏状，涂覆在铂丝线圈上直接烧成。作为补偿元件的铂线圈，其上直接烧成。作为补偿元件的铂线圈，其尺寸、阻值均应与检测元件相同，并且也尺寸、阻值均应与检测元件相同，并且也应涂覆氧化铝

6、载体层，只是无须浸渍贵金应涂覆氧化铝载体层，只是无须浸渍贵金属盐溶液或混入贵金属催化剂。属盐溶液或混入贵金属催化剂。)exp()()(m0LII)()(ln10mIIL式中，式中， m为摩尔分子吸收系数，为摩尔分子吸收系数，L为光与气体作用的为光与气体作用的长度。长度。 如果如果 m和和L己知，那么通过检测己知，那么通过检测I0( ( ) )与与I( ( ) )就可就可以测得待测气体体积浓度以测得待测气体体积浓度 。可知透过光反应室的光强为可知透过光反应室的光强为)exp()()(m0LII )exp(1g00 xIIII)exp(g0 xIIqdfg0fqdff )exp(1 KKKxIGKKKKIGKFggqdf0fKKKKxIGKFg001/KIIdf/RR 式中，式中， R为声表面波的传播速度。为声表面