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气体传感器简介ppt课件

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《气体传感器简介》课件

《气体传感器简介》课件

3
应用扩展
气体传感器的应用领域将继续扩展，包括环境监测、工业控制等。
气体传感器的原理
1 热导法传感器
通过测量气体导热性的变化来检测气体的存在和浓度。
2 电化学传感器
使用电化学反应来测量气体浓度，常用于汽车尾气传感器等应用。
3 红外线吸收传感器
利用气体对特定波长的红外线的吸收程度来检测气体的存在和浓度。
气体传感器的应用
汽车尾气传感器
用于监测和控制汽车尾气中的有害气体排放，以保护环境和人类健康。
《气体传感器简介》PPT 课件
欢迎来到《气体传感器简介》的课件！在这个课程中，我们将介绍气体传感 器的定义、原理、应用、性能参数、优劣势以及发展前景。
什么是气体传感器
定义
气体传感器是一种能够检测和测量环境中气体浓度的设备，用于监测和控制气体的存在和浓 度。
种类
气体传感器有许多不同的种类，包括热导法传感器、电化学传感器和红外线吸收传感器。
3 响应时间
指传感器从检测到气体存 在到产生反应的时间，响 应时间越短越好。
气体传感器的优劣势
优势
高灵敏度、实时监测、易于集成、可靠性高。
劣势
受环境影响、有一定的误差、成本较高。
气体传感器的术，实现气体传感器的智能监测和远程控制。
2
新型气体传感器的研究
不断研发新的气体传感器，提高传感器的性能和应用范围。
家庭燃气泄露传感器
用于检测家庭燃气泄露，及时发现并避免发生火灾和爆炸事故。
空气质量监测传感器
用于测量和监测空气中的有害气体浓度，帮助改善城市空气质量。
气体传感器的性能参数
1 灵敏度
2 工作温度范围
指传感器对气体浓度变化 的敏感程度，越高表示越 容易检测到低浓度的气体。

几种气体传感器的介绍

几种气体传感器的介绍

常见类型与用途
声表面波气体传感器有多种类型，如金属氧化物半导体型 、高分子材料型等。其中，金属氧化物半导体型传感器应 用最为广泛，主要用于检测可燃性气体、有毒有害气体等 。
声表面波气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性 好等优点，因此在工业自动化、环境监测、安全防护等领 域得到广泛应用。
优点与局限性
热线型传感器利用加热的金属丝检测气体热导率的变化；薄膜型传感器则使用薄膜 材料作为热敏元件；干涉型传感器利用光干涉原理测量温度变化。
热导率气体传感器广泛应用于工业过程控制、环境监测、安全检测等领域，用于检 测各种有毒有害气体、可燃气体以及氧气等。
优点与局限性
热导率气体传感器具有结构简单、稳定性好、寿命长等优点，同时对某些特定气体的检测具有较高的 灵敏度和选择性。
局限性
光学气体传感器容易受到光学元件污染、光源老化等因素的影响，需要定期维护 和校准。此外，光学气体传感器的成本较高，限制了其在某些领域的应用。
04
金属氧化物半导体气体传感器
工作原理
金属氧化物半导体气体传感器利用金 属氧化物作为敏感材料，通过气体与 敏感材料发生反应，导致材料电阻发 生变化，从而检测气体浓度。
化来检测气体的浓度。
传感器通常包含光源、光检测器 和光学元件，通过测量气体对光 的吸收或散射程度，可以确定气
体的浓度。
不同的气体对光的吸收或散射程 度不同，因此传感器具有选择性 ，能够针对特定气体进行检测。
常见类型与用途
红外线气体传感器
利用红外线对不同气体的吸收特性，常用于检测 二氧化碳、甲烷等气体。
当待测气体吸附在敏感材料表面时， 敏感材料的电子结构和电阻率发生变 化，导致电阻值变化，通过测量电阻 值的变化即可推算出气体的浓度。

《气体传感器简介》课件

《气体传感器简介》课件

复合材料
通过组合不同材料的优点 ，实现气体传感器性能的 优化。
智能化与网络化的发展
智能化
通过集成微处理器和算法，实现气体 传感器的自动校准、数据分析和远程 控制等功能。
网络化
将气体传感器接入互联网，实现数据 的实时传输、远程监控和跨区域的数 据共享。
在环保监测领域的应用前景
大气污染监测
用于监测空气中的有害气 体和温室气体，为环境保 护提供数据支持。
详细描述
电化学气体传感器利用气体在电极表面发生的电化学反应来检测气体的浓度。这种传感器通常由至少两个电极组 成，其中一个电极是敏感电极，能够与被测气体发生反应，另一个电极作为参照电极。通过测量电化学反应产生 的电流或电压来计算气体的浓度。
光学气体传感器
总结词
基于不同气体对光的吸收或反射不同的原理进行检测。
详细描述
光学气体传感器利用不同气体对特定波长的光具有不同的吸收或反射特性，通过测量光通过气体时发 生的变化来检测气体的浓度。这种传感器通常由光源、光路和检测器组成，通过测量光强的变化来计 算气体的浓度。
固态电解质气体传感器
总结词
基于气体在固态电解质中的离子传导性 能不同的原理进行检测。
VS
详细描述
工作原理
电化学传感器
利用电化学反应检测气体，通 过测量电流或电压变化来推断
气体浓度。
半导体传感器
利用气敏材料的电阻变化来检 测气体，当气体与敏感材料接 触时，电阻发生变化，从而检 测气体浓度。
红外传感器
利用红外线吸收原理检测气体 ，通过测量气体对红外线的吸 收程度来推断气体浓度。
催化燃烧传感器
利用催化燃烧原理检测气体， 当气体与敏感材料接触时，发 生催化燃烧反应，从而检测气

MEMS 气体传感器简介ppt课件

MEMS 气体传感器简介ppt课件
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图4 FA IMS气体传感器原理
Thank you!
Here is a question of
time.
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1.1气体声光效应法 气体的光声效应(photoacoustic spectroscopy)早在1880
年就由贝尔发现,但直到20世纪80年代,随着激光器和高灵敏麦克 风技术的成熟, 才在气体传感器领域得到研究。
光声气体传感器由调制光源（modulated light source）、 光声池（photoacoustic cell ）、高灵敏麦克风（High sensitive microphone ）系统3个主要部分组成(如图1) 。
.
4、高场非对称波形离子迁移谱(Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry )技术气体传感器
FA IMS技术是基于离子迁移谱技术( IMS)发展而来, 原理如图4。载 气与样品混合电离后经过离子门送到离子飘移区,在高压(大于11 000V / cm)交变电场的作用下,不同离子的迁移速性有关,因此,高电场可以区分低电场迁移相近的 离子。对于交变电场再增加一个直流偏置电压,抵消待检测气体离子的高 电场迁移效果,即可使得特定离子通过飘移区达到检测电极。在样品检测 过程中对直流偏置电压进行扫描即可分析样品气体中的成分。
2.2电导型气体传感器
2.3谐振式微悬臂梁气体传感器
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2.1声表面波型气体传感器
比较电路
产生声表面波
图3 SAW气体传感器原理图
.
接收声表面波
3、Gas sensor for inflammable and explosive gas catalytic combustion
催化燃烧式气体传感器的原理源自宏观的气体传感 器,主要用于甲烷, CO等易燃易爆气体检测领域。通过 MEMS技术将催化剂制做为薄膜,对其加热。当空气中有易 燃易爆气体存在时,气体分子在催化剂表面发生催化氧化 反应（catalytic oxidation reaction）,并放出热量。经 过热敏元件将温度变化转换为电信号,与参比薄膜进行比 对得到气体体积分数变化,热敏元件常用热敏电阻器,常用 催化剂有氧化Pd, Pt等。MEMS工艺实现催化剂薄膜化、 微型化,并对加热电极、热敏元件进行集成,从而有效减小 传感器的体积。

气体传感器简介介绍

气体传感器简介介绍

提高稳定性与寿命
趋势描述
提高气体传感器的稳定性和寿命是持续 追求的目标。稳定性决定了传感器在长 时间使用过程中输出信号的稳定性，而 寿命则关系到传感器的使用成本和维护 成本。
VS
技术挑战
在提高稳定性和寿命方面，需要解决材料 老化、抗干扰能力、自适应校准等技术难 题，以实现传感器在恶劣环境下的长期稳 定运行。
气体传感器简介介绍
汇报人： 日期:
目录
• 气体传感器概述 • 气体传感器的技术特点 • 常见气体传感器类型及其原理 • 气体传感器的应用案例 • 气体传感器的发展趋势与挑战
01
气体传感器概述
定义与工作原理
• 气体传感器是指能感受气体浓度变化并转换成可用输出信号的 传感器。其工作原理通常基于物理或化学效应，如电化学、光 学、热学等。当目标气体与传感器接触时，会引起传感器内部 物理或化学性质的变化，从而产生与气体浓度成比例的电信号 。通过对这个电信号的检测和处理，可以实现气体浓度的测量 。
总之，气体传感器作为 一种将气体浓度转化为 电信号的装置，在各个 领域都发挥着重要作用 。随着科技的不断发展 ，气体传感器的性能将 不断提升，应用领域也 将进一步拓展。
02
气体传感器的技术特点
敏感性
高灵敏度
气体传感器需要具备高灵敏度， 能够检测到极低浓度的目标气体 ，确保对环境中的气体变化做出 准确响应。
气体传感器的应用案例
环境监测中的气体传感器
大气污染监测
气体传感器可用于监测大气中的 有害气体，如二氧化氮、硫化氢 等，以评估空气质量并及时发出
污染警报。
室内空气质量监测
在室内环境中，气体传感器可检 测甲醛、苯等挥发性有机物，保
障人们呼吸健康。

气体传感器PPT演示文稿

气体传感器PPT演示文稿
多采用烧结工艺，以多孔SnO2陶瓷为基底材料，再添加不同 的其他物质，用制陶工艺烧结而成，烧结时埋入加热电阻丝和测 量电极。此外，还有薄膜型与厚膜型两种工艺。
烧结型
电极(铂丝) 氧化物半导体
加热 器 玻璃(尺寸 约1 mm，也有 全为
半导 体的 ) (a)
半导 体 0.5 mm 电极
厚膜型
3 mm
0.6 mm
(b)
a b
V (c)
Schottky二极管
通过在抛光的钨基上沉积重硼P型金刚石膜，再镀上一层 无杂质金刚石，在850度下退火，最后在金刚石表面热蒸发金 属钯形成钯电极，它对氢气的敏感度高。
9
2.2 非电阻型半导体气敏器件
2.2.2 MOSFET型气敏器件
气敏二极管的特性曲线左移可以看作二极管导通电压发生改 变，这一特性如果发生在场效应管的栅极，将使场效应管的阈值 电压UT改变，利用这一原理可以制成MOSFET型气敏器件。
当用作气体传感器时，它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液 中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。电导率高，灵敏度和选择性好。
高浓度氧 O2
低浓度氧 O2
设电极的氧分压分别为PO2 (1)、PO2 (2) ，则
在两电极发生如下反应：
()极P ： O2(2), 2O2O24e ()极P ： O2(1), O24e2O2
电路可以测出氢气浓度。
氢气敏MOSFET特点： 灵敏度：氢气浓度高，则变低；氢气浓度低，则变高。 气体选择性高（氢气） 响应时间：温度越高，氢气浓度越高，则响应越快 稳定性：在HCl气氛中生长一层SiO2绝缘层可改善UT随时间漂移特性
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3 固体电解质气体传感器
固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质，

气体传感器简介ppt课件

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红外线气体传感器基本机构 （由光学部件和测量电路构成，测量电路的
结构由光学部件及系统功能决定）
精选ppt课件2021
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接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式气体传感器：
接触燃烧式气体传感器分为 直接接触燃烧式、 催化接触燃烧式
特性： 对不燃烧气体不敏感，，具 有广谱特性即能检测各种可 燃气体，亦称为热导性传感
发生原理：
气体传感器通过测量它附近气体浓度与气体相互作用，每种气体 都有一个独特的电场，传感器通过这些电场来识别气体，在装置 内通过测量电流放电来决定气体浓度。
精选ppt课件2021
3
气体传感器分类
电化学式 气体传 感器
半导体氧化 物型气体 传感器
热导气体 传感器
红外线型 气体传 感器
接触燃烧 式气体 传感器
工业用气的传感器
检测以及科学测量等领域
英国Alphasense
Dynament炜盛
Alphasense是位于英国的气体传 感器公司，主要产品是O2、有毒 气体和易燃气体传感器。该公司 传感器技术涵盖了电化学，催化，
光学和半导体四种类
国内方面，主要的气体传感器企 业有炜盛科技，天津费加罗（中 日合资），718所。重庆煤科院和 山西腾星等，其中，炜盛科技是 目前国内唯一能生产半导体类， 催化燃烧，电化学和红外光学的企业
器
工作原理： 气敏材料（如Pt电热丝）在 通电状态下，可燃气体氧化 燃烧，或在催化剂下氧化燃 烧，电热丝由此升温，从而
阻值发生变化。
精选ppt课件2021
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热导气体传感器
热导池式气体传感器
每一种气体，都有自己特定的热导率，当两个和多个气体的热导 率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分的含量。 这种传感器已经传感器地用于氢气的检测、二氧化碳的检测、高 浓度甲烷的检测。

《气体传感器》PPT课件

《气体传感器》PPT课件

器 件 电 阻 / k
电阻型气体传感器的主要特性参数：
1. 固有电阻R0和工作电阻RS
10 0
2. 灵敏度S S＝ RS / R0
50
3. 响应时间T1
4. 恢复时间T2
5
5. 加热电阻RH和加热功率PH
加 热开 关
电阻型气体传感器优缺点：
1. 成本低、制造简单、灵敏度高、响 应快、寿命长、对湿度敏感低、电 路简单。
结型气敏器件又称气敏二极管，是利用气体改变 二极管的整流特性。
将金属与半导体结合做成整流二 级管，其整流作用来源于金属和半导 体功函数的差异，随着功函数因吸附 气体而变化，其整流作用也随之变化
精选PPT
在常温下选择性地对硅烷 响应，灵敏度高。
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2.2.1 结型气敏器件
MOS二级管气敏元件
利用MOS二极管的电容-电压特性的变化
在两电极发生如下反应：
()极P ： O2(2), 2O2O24e ()极P ： O2(1), O24e2O2
4e
4e
+-
浓差电池原理
上述反应的电动势用能斯特方程表示：
ERlT n P O 2(1 ) 或 E ＝ 0 .04 Tl9n P O 6 2(1 )
nFP O 2(2 )
P O 2(2 )
应用实例见教材
工作原理：
SnO2和空气中电子亲和性大的气体 发生反应，形成吸附氧束缚晶体中的电
子，使器件处于高阻状态；
与被测气体接触，与吸附氧发生反应;
元件表面电导增加，电阻减小。
提高器件的选择性和灵敏度的措施：参
杂改善前者，设置合适的工作温度、改
进制备工艺可改善后者。
精选PPT
4

传感器介绍ppt课件

传感器介绍ppt课件
8
气敏传感器的组成
气敏材料
气敏材料是指材料的电阻随周围气体环境的变化而变化的一类功能材料。利用这 种材料与相应的电子线路就可组成气敏传感器，它不仅能区分不同的气体，而且可以 指示浓度。
1.
同一材料对多种气体敏感
2.
同一材料不同工作温度下灵敏 度不一样
3.
4.
选择不同的催化剂，灵敏度变 化很大
不同的纳米结构，效果不同
概念及其应用
气敏传感器的组成
气敏传感器的种类
6
概念及其应用
气敏传感器也称气体传感器，可 将气体种类及其与浓度有关的信息转 换成电信号，根据这些电信号的强弱， 配合计算机就可以进行检测、监控、 报警。
7
气敏传感器的组成
气敏材料
气敏元件
气敏传感器
简单来说，气敏传感器就是一种检测特定气体的传感器。 气敏传感器的性能如灵敏性、选择性、稳定性等主要取 决于其使用的气敏材料。
13
现阶段思路
STEP 1
用磁控溅射方式制备叉指电极替代原来用银浆制备 的电极，进一步降低气敏材料在工作状态下的初始 电阻值，以此提高传感器的灵敏度。
STEP 2
因为电极不耐高温，所以将电极与材料分开制备。 最后用涂覆的方法将材料转移到电极上。这样既能 提高传感器的性能，又能使传感器的制作更方便。
9
气敏传感器的种类
气敏传感器主要包括：
电阻式金属氧化物半导体传感器
接触燃烧式 气敏传感器
半导体 气敏传感器
电化学 气敏传感器
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气敏传感器的种类
材料
金属氧化物气敏材料是金属氧化物传 感器的基石，也是控制气敏传感器性能最 重要的因素。金属氧化物气敏材料性能的 指标包括灵敏度、选择性、稳定性和响应 恢复时间，它们与敏感材料的气敏响应过 程密切相关。

《红外气体传感器》课件

《红外气体传感器》课件

可能，如纳米材料、石墨烯等具有优异性能的新型材料在传感器制造中
得到广泛应用，提高了传感器的灵敏度和稳定性。
02
微型化与集成化
随着微纳加工技术的进步，红外气体传感器逐渐向微型化、集成化方向
发展，能够实现多通道、高密度的气体检测，满足空间限制严格的应用
需求。
03
智能化与网络化
结合人工智能、物联网等技术，红外气体传感器趋向智能化、网络化发
传感器通常包含一个红外光源、一个调制器、一个滤光片、一个热电堆探测器以及 一个气室。
红外光发射器发出光线，经过调制后进入气室，与气体分子发生相互作用，吸收部 分光能，再由探测器检测吸收光能量变化，转化为电信号进行处理。
红外气体传感器的应用领域

01
02
03
04
环境监测
用于检测大气中的污染物，如 二氧化碳、甲烷、氮氧化物等
测量范围
指传感器能够测量的气体浓度 范围。
精度
指传感器测量结果的准确性， 通常以百分比表示。
灵敏度
指传感器对气体浓度的响应速 度和变化率。
稳定性
指传感器在长时间使用过程中 性能的稳定性，通常以变化率
表示。
04
CATALOGUE
红外气体传感器的应用实例
环保监测领域的应用
总结词
红外气体传感器在环保监测领域的应用主要集中在气体污染 物的实时监测和预警，有助于提高环境质量和保护人体健康 。
《红外气体传感器 》ppt课件
contents
目录
• 红外气体传感器简介 • 红外气体传感器的技术原理 • 红外气体传感器的分类与选择 • 红外气体传感器的应用实例 • 红外气体传感器的发展趋势与挑战
01
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气体传感器分类
电化学式 气体传 感器
半导体氧化 物型气体 传感器
热导气体 传感器
红外线型 气体传 感器
接触燃烧 式气体 传感器
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半导体氧化物型气体传感器
半导体氧化物气体传感器也称为化学电阻(chemiresistors). 电阻化的传感器的检测原理是基于其表面半导体吸附的气体分
子引起电阻薄膜上阻值变化。 气固的交互作用影响薄膜的电阻是因为薄膜内部的电阻率发生
结构由光学部件及系统功能决定）
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接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式气体传感器：
接触燃烧式气体传感器分为 直接接触燃烧式、 催化接触燃烧式
特性： 对不燃烧气体不敏感，，具 有广谱特性即能检测各种可 燃气体，亦称为热导性传感
器
工作原理： 气敏材料（如Pt电热丝）在 通电状态下，可燃气体氧化 燃烧，或在催化剂下氧化燃 烧，电热丝由此升温，从而
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气体传感器主要厂商
气体传感器生产企业主要集中在日本，欧洲和美国。气体传感 器相关企业有英国城市技术公司（母公司为Honeywell）、日本 Figaro、英国Alphasense、 Dynament炜盛科技等
Honeywell英国城市技术
日本figaro
其以电化学起家，同事涉足红外 2012年figaro气体销售额排名第二
改变试用范围： 半导体氧化物型气体传感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、 丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、 苯乙烯、丙烯酸、甲烷（天然气、沼气）、酒精、一氧化碳（城 市煤气）、硫化氢、氨气（包括胺类，肼类）等很多气体地检测。
优点： 这种传感器成本低廉，具有快速、简便等优点。并且适宜于民用 气体检测的需求。 缺点： 这些氧化物半导体的纯相是光谱性敏感材料，具有灵敏度低、选 择性不好、稳定性较差、且有的电阻大，同时受环境影响较大。
应用范围： 监测各种挥发性有机物 (VOCS) 、毒气、如异丁烯、苯、甲醇和二 氧化硫、一氧化碳等。
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红外线气体传感器
红外线气体传感器基本结构：
红外辐射光源
（使用广谱光源光
谱覆盖波长从1μm 到15～20μm
）
气室
（抽取式测量的红 外仪器需要气室 ）
红外检测器
（用于检测通过气 室的红外光能 ）
红外线气体传感器基本机构 （由光学部件和测量电路构成，测量电路的
气体传感器简介
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目录
背景与发生原理 气体传感器分类及常用传感器工作原理 气体传感器市场主要厂商
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背景与发生原理
背景： 由Seiyama T在1962年首先报道的，利用ZnO薄膜的表面电导在气 体中的变化来检测可燃性气体。同年，田口尚义发明了二氧化锡 基气体传感器，并通过贵金属掺杂大幅度地提高了对可燃性气体 的灵敏度，并实现了产业化。 发生原理： 气体传感器通过测量它附近气体浓度与气体相互作用，每种气体 都有一个独特的电场，传感器通过这些电场来识别气体，在装置 内通过测量电流放电来决定气体浓度。
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电化学式气体传感器
适用范围： 电化学类气体检测仪主要用于检测毒性气体如： CO ,CO2 ,H2 ,O2 ,SO2 等。 优点： 选择性好、灵敏度高。 缺点： 对干扰气体也有响应 ,会引起误报 ,因而需要增加抗干扰部分， 寿命短 ,一般 1～2 年就应更换传感器。
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红外线气体传感器
工作原理： 当某物质受到红外光束照射时，该物质的分子就要吸收一部分能 量并将其转换为分子的振动和转动能量，同一种物质对不同波长 的红外辐射吸收程度不同，如果将不同波长的红外辐射按顺序通 过某物质，逐一测量其吸收程度，并记录下来，就得到该物质在 测定波长范围内的吸收光谱曲线
阻值发生变化。
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热导气体传感器
热导池式气体传感器 每一种气体，都有自己特定的热导率，当两个和多个气体的热导 率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分的含量。 这种传感器已经传感器地用于氢气的检测、二氧化碳的检测、高 浓度甲烷的检测。 这种气体传感器可应用范围较窄，限制因素较多。 这是一种老式产品，全世界各地都有制造商。产品质量全世界大 同小异。
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电化学式气体传感器
电化学式气体传感器是一种化学传感器，一般分为下面几种类型：
第一类 : 在保持电极和电解质溶液的界面为某恒电位时，将气体直接氧化 或还原，并将流过外电路的电流作为传感器的输出。(如：恒定电 位电解池型气体传感器) 第二类 : 将溶解于电解质溶液并离子化的气态物质的离子作用于离子电极， 把由此产生的电动势作为传感器输出。（离子电极式气体传感器） 第三类 : 将气体与电解质溶液反应而产生的点解电流作为传感器输出。(如： 电量式气体传感器) 第四类： 不用电解质溶液，而用有机电解质、有机凝胶电解质、固态电解 质、固态聚合物电解质等材料制作传感器。(如：浓差电池式气体 传感器)
光学和半导体四种类
国内方面，主要的气体传感器企 业有炜盛科技，天津费加罗（中 日合资），718所。重庆煤科院和 山西腾星等，其中，炜盛科技是 目前国内唯一能生产半导体类， 催化燃烧，电化学和红外光学的企业
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谢谢
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和催化类气体传感器，其产品既 ，其产品主要有半导体型（MOS）
包括O2、CO2、NO、NO2等常见气体 电化学以及催化燃烧型气体传感器
传感器，也包括HCL、CL2、联氨等 广泛用于工业，汽车，室内空气
工业用气的传感器
检测以及科学测量等领域
英国Alphasense
Dynament炜盛
Alphasense是位于英国的气体传 感器公司，主要产品是O2、有毒 气体和易燃气体传感器。该公司 传感器技术涵盖了电化学，催化，