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一文读懂气体传感器应用场景1

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发表于 2021-5-21 15:22:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
导语:​作为一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器,气体传感器在民用、工业、环境检测等方面都有着广泛的应用。


作为一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器,气体传感器在民用、工业、环境检测等方面都有着广泛的应用。

目前,民用领域是半导体金属氧化物气体传感器的主要应用领域。这主要是因为半导体金属氧化物气体传感器的价格便宜,性能也能满足家庭报警器的要求。

具体来说的话,气体传感器在民用领域的应用主要体现在:厨房里,检测天然气、液化石油气和城市煤气等民用燃气的泄漏,通过检测微波炉中食物烹调时产生的气体,从而自动控制微波炉烹调食物;住房、大楼、会议室和公共娱乐场所用二氧化碳传感器、烟雾传感器、臭氧传感等,控制空气净化器或电风扇的自动运转;在一些高层建筑物中,气体传感器还可以用于检测火灾苗头并报警。

在工业领域,气体传感器主要应用在石化工业中。一些二氧化碳传感器、氨气传感器、一氧化氮传感器等都能用在检测二氧化碳、氨气、氯气等有害气体的具体应用中。另外,可用来检测半导体和微电子工业的有机溶剂和磷烷等剧毒气体;电力工业方面,氢气传感器能够检测电力变压器油变质过程中产生的氢气;而在食品行业,气体传感器也可以检测肉类等易腐败食物的新鲜度;在汽车和窑炉工业检测废气中氧气,公路交通检测驾驶员呼气中乙醇气浓度等方面,也有着广泛的需求。

当然,涉及到最为贴近生活的环境监测领域,自然也离不开气体传感器。例如,用传感器检测氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氢等引起酸雨的气体;二氧化碳传感器、臭氧传感器、氟里昂等检测温室效应气体等。相信,在未来,经过对气体传感器的进一步改造,其应用的范围会越来越广泛,我们也将在更多的场合见到气体传感器的应用。

气体传感器在气体泄漏事故处置中的应用

1用于可燃气体监测报警

目前,气敏材料的发展使得气体传感器的灵敏度高、性能稳定、结构简单、体积小、价格便宜,并提高了传感器的选择性和敏感性。

现有的燃气报警器,多采用氧化锡加贵金属催化剂气敏元件,但选择性差,并且因催化剂中毒而影响报警的准确性。

半导体气敏材料对气体的敏感性与温度有关。常温下敏感度较低,随着温度的升高,敏感度增加,在一定温度下达到峰值。

由于这些气敏材料在需要在较高温度下(一般大于100℃)达到敏感度最好,这不仅要消耗额外的加热功率,还会引发火灾。

气体传感器的发展解决了这一问题。例如,氧化铁系气敏陶瓷所制的气体传感器,不需要添加贵金属催化剂就可造成灵敏度高、稳定性好、具有一定选择性的气体传感器。

降低半导体气敏材料的工作温度,大大提高它们在常温下的灵敏度,使其能在常温下工作。目前,除了常用的单一金属氧化物陶瓷外,又开发了一些复合金属氧化物半导体气敏陶瓷和混合金属氧化物气敏陶瓷。

将气体传感器安装在易燃、易爆、有毒有害气体的生产、储运、使用等场所中,及时检测气体含量,及早发现泄漏事故。并将气体传感器与保护系统联动,使保护系统在气体到达爆炸极限前动作,将事故损失控制在最低。

2

检测气体种类及特性

在气体泄漏事故发生后,事故处置将围绕采样检测、确定警戒区域、组织危险区域内群众撤离、抢救中毒人员、堵漏、洗消等方面展开。

由于有毒气体可通过人的呼吸系统进入人体造成伤害,在处置有毒气体泄漏事故时的安全防护必须迅速完成。

这就要求事故处置人员在到达事故现场后,在最短的时间内能够了解气体的种类、毒性等特性。

将气体传感器阵列与计算机技术相结合,组成智能气体探测系统,能够做到迅速准确识别气体种类,从而测出气体的毒性。智能气体传感系统由气敏阵列、信号处理系统和输出系统组成。

采用多个具有不同敏感特性的气敏元件组成阵列,利用神经网络模式识别技术对混合气体进行气体识别和浓度监测。

同时,将常见有毒、有害、易燃气体的种类、性质、毒性输入计算机,并根据气体的性质编制事故处置预案输入计算机。

当泄漏事故发生后,智能气体探测系统将按下面程序工作:进入现场→吸附气体样品→气敏元件产生信号→计算机识别信号→计算机输出气体种类、性质、毒性及处置方案。

由于气体传感器的灵敏度较高,在气体浓度很低的时候就可以进行检测,而不必深入事故现场,以避免不了解情况而造成不必要的伤害。使用计算机处理,以上过程可以迅速完成。

这样,可以迅速准确地采取有效的防护措施,实施正确的处置方案,将事故损失降低到最低程度。

另外,由于系统中存储常见气体的性质及处置预案等信息,如果知道泄漏事故中气体的种类,可直接在这套系统中查询气体性质和处置方案。

气体传感器在半导体制造工业中的应用

以硅材料为主体的半导体工业中,涉及到种类繁多的气体,实现气相淀积、离子注入、等离子刻蚀、钝化保护等工艺过程。

半导体工业中的安全隐患主要是有毒气体和腐蚀性气体。其中,毒性较强的气体包括锗烷(GeH4)、磷烷(PH3)、砷烷(AsH3)、氢化锑(SbH3)、三氟化磷(PH3)等,毒性较弱但具有刺激性的气体包括氨气(NH3)、硅烷(SiH4)、三氟化硼(BF3)、四氟化硫(SF4)等,具有强腐蚀性的气体包括SiF4、HF等。

来源:传感器技术



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